キャビテーション・ショットレス・ピーニングによる新機能層創成

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20246030
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生産工学・加工学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 祖山 均 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90211995)
• 研究分担者: 西川 雅章 東北大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (60512085)
• 連携研究者: 千葉 晶彦 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (00197617) ; 巨 陽 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (60312609)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• キーワード: 表面改質 / キャビテーション / 歪 / ピーニング / 残留応力 / X線回折 / 水素脆化逆問題解析

研究概要

キャビテーション気泡の崩壊衝撃力を用いて金属材料を表面改質するキャビテーション・ショットレス・ピーニングCSPを取り上げ,CSPにより加工硬化させながら縦弾性係数を低減できることを明らかにし,降伏応力向上,疲労強度向上ならびに摩擦磨耗特性改善を実証した。さらに,CSPにより圧縮残留応力(マクロ歪)を導入しながらミクロ歪を低減できることを明らかにし,CSPによる水素脆化抑止を実証した。

研究成果

• [雑誌論文] Introduction of Compressive Residual Stress into Stainless Steel by Employing a Cavitating Jet in Air (2011)
  • 著者名/発表者名: H.Soyama, T.Kikuchi, M.Nishikawa, O.Takakuwa
  • 雑誌名: Surface & Coatings Technology 205 ページ: 3167-3174
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhancement of Aggressivity of Cavitating Jet and Its Practical Application (2011)
  • 著者名/発表者名: 祖山均, 高桑脩
  • 雑誌名: Journal of Fluid Science and Technology 6 ページ: 1-12
  • 査読あり
• [雑誌論文] Two-step Method to Evaluate Equibiaxial Residual Stress of Metal Surface (2011)
  • 著者名/発表者名: 西川雅章, 祖山均
  • 雑誌名: Materials and Design 32 ページ: 3240-3247
  • 査読あり
• [雑誌論文] Corrosion Behavior of Pressure Vessel Steel Exposed to Residual Bubbles after Cavitation Bubble Collapse (2011)
  • 著者名/発表者名: 祖山均
  • 雑誌名: Corrosion 67 ページ: 025001-1-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Suppression of Fatigue Crack Growth in Austenite Stainless Steel by Cavitation Peening (2011)
  • 著者名/発表者名: 高桑脩, 西川雅章, 祖山均
  • 雑誌名: Key Engineering Materials 452-453 ページ: 641-644
• [雑誌論文] キャビテーションピーニングの原理と応用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 祖山均
  • 雑誌名: ふぇらむ 16 ページ: 221-227
  • 査読あり
• [雑誌論文] Suppression of Fatigue Crack Propagation with Hydrogen Embrittlement in Stainless Steel by Cavitation Peening (2011)
  • 著者名/発表者名: O.Takakuwa, T.Ohmi, M.Nishikawa, A.T.Yokobori, Jr, H.Soyama
  • 雑誌名: Strength, Fracture and Complexity 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evaluation of the Enhanced Cavitation Impact Energy Using a PVDF Transducer with an Acrylic Resin Backing (2011)
  • 著者名/発表者名: 祖山均, 関根祐一
  • 雑誌名: Measurement 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] Technique for Partially Strengthening Electrical Steel Sheet of IPM Motor Using Cavitation Peening (2011)
  • 著者名/発表者名: 高桑脩, 西川雅章, 祖山均
  • 雑誌名: Materials Science and Technology 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] Suppression of Fatigue Crack Propagation in Steel by Cavitation Peening (2010)
  • 著者名/発表者名: 高桑脩, 西川雅章, 祖山均
  • 雑誌名: Metal Finishing News 11(3) ページ: 58-60
• [雑誌論文] 球状圧子を用いた微小押込み試験による金属材料の降伏応力の同定法 (2010)
  • 著者名/発表者名: 西川雅章, 河原木雄介, 祖山均
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集(A編) 76 ページ: 1781-1788
  • 査読あり
• [雑誌論文] キャビテーションピーニングを受けたステンレス鋼の表面改質層の降伏応力分布と疲労特性の評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 西川雅章, 高桑脩, 祖山均
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集(A編) 76 ページ: 1367-1372
  • 査読あり
• [雑誌論文] キャビテーションピーニングによる圧縮応力の付与 (2010)
  • 著者名/発表者名: 高桑脩, 西川雅章, 祖山均
  • 雑誌名: 砥粒加工学会誌 54 ページ: 574-577
• [雑誌論文] Sustainable Surface Modification Using Cavitation Impact for Enhancing Fatigue Strength Demonstrated by a Power Circulating-Type Gear Tester (2010)
  • 著者名/発表者名: 祖山均, 関根祐一
  • 雑誌名: International Journal of Sustainable Engineering 3 ページ: 25-32
  • 査読あり
• [雑誌論文] Surface Modification of Alloy Tool Steel for Forging Dies by Cavitation Peening (2009)
  • 著者名/発表者名: 関根祐一, 祖山均
  • 雑誌名: Review of Automotive Engineering 30 ページ: 393-399
  • 査読あり
• [雑誌論文] Indentation Technique for Characterization of the Metal Surface Modified by Cavitation Peening (2009)
  • 著者名/発表者名: 西川雅章, 祖山均
  • 雑誌名: Metal Finishing News 10(6) ページ: 58-60
• [雑誌論文] キャビテーション・ショットレス・ピーニングによる鍛造用金型の表面改質 (2009)
  • 著者名/発表者名: 関根祐一, 祖山均
  • 雑誌名: 自動車技術会論文集 40 ページ: 861-866
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evaluation of the Surface of Alloy Tool Steel Treated by Cavitation Shotless Peening Using an Eddy Current Method (2009)
  • 著者名/発表者名: 関根祐一, 祖山均
  • 雑誌名: Surface & Coatings Technology 203 ページ: 2254-2259
  • 査読あり
• [雑誌論文] Impprovement of the Fatigue Strength of Stainless Steel SUS316L by a Cavitating Jet with an Associated Water Jet in Water (2008)
  • 著者名/発表者名: H.Soyama, Y.Sekine, Y.Oyama
  • 雑誌名: ISIJ International 48 ページ: 1577-1581
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improving the Fatigue Strength of the Elements of a Steel Belt for CVT by Cavitation Shotless Peening (2008)
  • 著者名/発表者名: H.Soyama, M.Shimizu, Y.Hattori, Y.Nagasawa
  • 雑誌名: Journal of Materials Science 43 ページ: 5028-5030
  • 査読あり
• [学会発表] 水噴流加速式循環型ショットピーニングによるステンレス鋼の水素脆化抑止 (2011)
  • 著者名/発表者名: 高桑脩, 内藤暁馬, 祖山均
  • 学会等名: 2010年度ウォータージェット技術年次報告会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2011-01-21
• [学会発表] 流動キャビテーションのけるラジカル反応 (2010)
  • 著者名/発表者名: 祖山均
  • 学会等名: キャビテーションに関するシンポジウム(第15回)
  • 発表場所: 堺
  • 年月日: 2010-11-23
• [学会発表] キャビテーション噴流の加工能力におけるノズル部の寸法と噴射圧力の影響 (2010)
  • 著者名/発表者名: 長坂和哉, 高桑脩, 祖山均
  • 学会等名: 日本機械学会流体工学部門講演会
  • 発表場所: 米沢
  • 年月日: 2010-10-31
• [学会発表] 圧縮残留応力付与による水素脆化抑止に関する数値解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 高桑脩, 大見敏仁, 西川雅章, 横堀壽光, 祖山均
  • 学会等名: 第54回日本学術会議材料工学連合講演会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2010-10-26
• [学会発表] Chemical Reactor Using Radical Induced by a Cavitating Jet (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Soyama, T.Muraoka
  • 学会等名: 20th International Conference on Water Jetting
  • 発表場所: グラーツ,オーストリア
  • 年月日: 2010-10-20
• [学会発表] キャビテーションピーニングによるステンレス鋼の疲労き裂進展抑制効果に関する数値解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 西川雅章, 高桑脩, 山宮康平, 祖山均
  • 学会等名: 日本機械学会M&M2010材料力学カンファレンス
  • 発表場所: 長岡
  • 年月日: 2010-10-10
• [学会発表] Enhancement of Aggressivity of Cavitating Jet and Its Practical Application (2010)
  • 著者名/発表者名: 祖山均, 高桑脩
  • 学会等名: International Conference on Jets, Wakes and Separated Flows
  • 発表場所: シンシナティ,米国
  • 年月日: 2010-09-28
• [学会発表] キャビテーション噴流の非定常特性におけるノズル出口形状の影響 (2010)
  • 著者名/発表者名: 祖山均, 西澤一登
  • 学会等名: 日本混相流学会年会講演会
  • 発表場所: 浜松
  • 年月日: 2010-07-17
• [学会発表] キャビテーションピーニングを受けたステンレス鋼の表面き裂の疲労進展挙動 (2010)
  • 著者名/発表者名: 西川雅章, 高桑脩, 祖山均
  • 学会等名: 日本材料学会第59期学術講演会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2010-05-22
• [学会発表] Comparison of Abilities of Various Cavitating Jets (2009)
  • 著者名/発表者名: H.Soyama, K.Nishizawa, M.Mikami
  • 学会等名: 9th Pacific Rim International Conference on Water Jetting Technology
  • 発表場所: 郡山
  • 年月日: 2009-11-21
• [学会発表] Electromagnetic Properties Varied with Applied Equibiaxial Stress Measured by an Eddy Current Method (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Sekine, H.Soyama
  • 学会等名: 13th Asia-Pacific Conference on Non-Destructive Testing
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2009-11-10
• [学会発表] キャビテーションピーニングによる金属表面改質層の降伏応力変化がもたらす疲労特性への影響 (2009)
  • 著者名/発表者名: 西川雅章, 高桑脩, 祖山均
  • 学会等名: 日本材料学会第14回破壊力学シンポジウム
  • 発表場所: 石垣島
  • 年月日: 2009-10-24
• [学会発表] キャビテーションピーニングによる表面改質層の圧子押込み試験を用いた評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 西川雅章, 祖山均
  • 学会等名: ショットピーニング技術協会シンポジウム2009
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-10-15
• [学会発表] キャビテーションピーニングを施した歯車の渦電流法による評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 関根裕一, 祖山均
  • 学会等名: 自動車技術会2009年秋季大会学術講演会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2009-10-07
• [学会発表] キャビテーション残留気泡による圧力容器鋼の酸化促進作用 (2009)
  • 著者名/発表者名: 祖山均
  • 学会等名: 日本機械学会東北支部第45期秋季講演会
  • 発表場所: 福島
  • 年月日: 2009-09-26
• [学会発表] キャビテーションピーニングによる球状黒鉛鋳鉄の摩擦特性の改善 (2009)
  • 著者名/発表者名: 祖山均, 進木貴弘, 山口健, 堀切川一男
  • 学会等名: 日本機械学会2009年度年次大会
  • 発表場所: 盛岡
  • 年月日: 2009-09-14
• [学会発表] Enhancement of Cavitation Aggressivity around a Cavitating Jet by Injecting Low-Speed Water Jet for CavitationPeening (2009)
  • 著者名/発表者名: H.Soyama, K.Nishizawa, M.Mikami
  • 学会等名: 7th International Symposium on Cavitation
  • 発表場所: アナーバー,米国
  • 年月日: 2009-08-20
• [学会発表] ファンダメンタルパラメータ法によるステンレス鋼のミクロ歪の評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 祖山均, 小山洋祐
  • 学会等名: 日本機械学会M&M2009カンファレンス
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2009-07-26
• [学会発表] キャビテーションピーニング処理した合金工具鋼の透過型電子顕微鏡観察 (2009)
  • 著者名/発表者名: 高桑脩, 松本洋明, 千葉晶彦, 祖山均
  • 学会等名: ショットピーニング技術協会講演会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-05-28
• [学会発表] キャビテーションピーニングによるステンレス鋼の表面改質層の降伏応力向上 (2009)
  • 著者名/発表者名: 祖山均, 前田敏之
  • 学会等名: 日本材料学会第58期学術講演会
  • 発表場所: 松山
  • 年月日: 2009-05-24
• [学会発表] キャビテーション場を活用した二酸化炭素の還元に関する基礎的研究 (2009)
  • 著者名/発表者名: 祖山均
  • 学会等名: キャビテーションに関するシンポジウム(第14回)
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2009-03-19
• [学会発表] X線回折によるせん断応力の評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 祖山均
  • 学会等名: 日本機械学会東北支部第44期総会・講演会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2009-03-13
• [学会発表] 種々のキャビテーション噴流の加工能力の比較 (2009)
  • 著者名/発表者名: 祖山均
  • 学会等名: 2008年度日本ウォータージェット技術年次報告会
  • 発表場所: 滑川
  • 年月日: 2009-01-24
• [学会発表] Release of Micro Strain in Tool Alloy Steel by a Cavitating Jet in Air (2008)
  • 著者名/発表者名: H.Soyama, N.Yamada, O.Takakuwa, Y.Sekine, M.Mikami
  • 学会等名: 19th International Conference on Water Jetting
  • 発表場所: ノッティンガム,イギリス
  • 年月日: 2008-10-16
• [備考] ホームページ
  • URL: http://www.mm.mech.tohoku.ac.jp/menu12/index.html