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2011 年度 実績報告書

ナノ結晶粒創製-切削摩擦加工法の提案と材料評価

研究課題

研究課題/領域番号 22560099
研究機関大分工業高等専門学校

研究代表者

薬師寺 輝敏  大分工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (90210228)

キーワード表面改質 / ナノ結晶粒 / 摩擦加工 / 疲労強度
研究概要

23年度の研究実施計画は以下の2項目であった.
(1)切削摩擦加工を行うためのバイトチップ形状を模索する.この場合の目指す所はまずボイド等のような欠陥が生じないこと.表面精度が良いこと,そして一番重要視するのは表面硬さを上げることである.このために,摩擦加工用のホルダを改良し,市販のバイトチップが装着できるようにする.これにより市販のバイトチップを研削加工して切削摩擦加工チップを作成することが出来るようになる.当面摩擦加工は鉄鋼材料を素材として行い表面粗さ,表面硬度,硬度分布および疲労強度を測定して切削摩擦加工の評価とする.
(2)摩擦加工対象金属をTi合金に展開する.Ti合金でありながら結晶構造の違う3種の合金(Ti-3Mo-3Al(hpc),Ti-8Mo-3Al(bct),Ti-15Mo-3Al(bcc))を製作.これらの合金は,引張強さはほぼ等しいものの,結晶構造の違いから全違った応力ひずみ線図を呈する.このように加工に対して性質の違った合金で摩擦加工を行うことで,ナノ結晶粒生成機構解明の手がかりを得る.
以上2項目について実績を報告する,(1)については欠陥が生じにくい倍とチップ形状を考案し,特許出願を行った.また,バイトホルダーの改良にも成功した.(2)については,22年度の研究で,6Al-4V Ti合金に摩擦加工を行ったものの疲労強度向上がならなかったが,(1)で考案したバイトチップを使用することで,疲労強度の大幅な向上が得られた.この材料は一般に表面処理による疲労強度向上が難しい材料とされており,切削摩擦加工の効果の証明となった.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

切削摩擦加工で疲労強度の向上を図ることについては,バイトチップ形状で特許申請を行い,Ti合金にまでその適応範囲を広げることが出来たので当初の計画以上に進んでいると判断されるが,ナノ結晶粒生成のメカニズムを解明する点ではまた不明なところが多く,したがって区分(2)おおむね順調に進展しているとした.

今後の研究の推進方策

(1)これまでにS45C調質材および6Al-4V Ti合金に切削摩擦加工を行いその効果を実証できた.これらは比較的強度の高い材料であるので,次の段階として比較的軟質な材料に対して切削摩擦加工の効果を確かめる。
(2)切削摩擦加工チップを保持する治具の改良を行い,特別な旋盤でなくても装着可能となるようにする.
(3)切削摩擦加工技術を公表するために論文発表を行う.

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2012 2011

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (7件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Change in surface states of ultrafine grained copper due to cyclic stresses2011

    • 著者名/発表者名
      M.Goto, K.Kamil, S.Z.Han, K.Euh, T.Yakushiji, N.Kawagoishi
    • 雑誌名

      WTT Transactions on Engineering Sciences

      巻: Vol.71 ページ: 135-146

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 摩擦加工を受けたS45Cの回転曲げ疲労特性の解明2011

    • 著者名/発表者名
      鈴木健太郎, 清水利弘, 戸高義一, 神志那薫, 薬師寺輝敏, 中村裕紀, 中島正貴
    • 雑誌名

      砥粒加工学会誌

      巻: 56巻 ページ: 112-117

    • 査読あり
  • [学会発表] 表層に微細結晶粒を有するTi合金の回転曲げ疲労特性2012

    • 著者名/発表者名
      渡部杏伍, 薬師寺輝敏
    • 学会等名
      日本機会学会九州学生会,第43回卒業研究発表講演会
    • 発表場所
      佐世保工業高等専門学校
    • 年月日
      20120300
  • [学会発表] 摩擦加工したS45C焼鈍し材の疲労特性2012

    • 著者名/発表者名
      中川文紀, 薬師寺輝敏
    • 学会等名
      日本機会学会九州学生会,第43回卒業研究発表講演会
    • 発表場所
      佐世保工業高等専門学校
    • 年月日
      20120300
  • [学会発表] チタン合金予ひずみ材の回転曲げ疲労特性2011

    • 著者名/発表者名
      佐藤一樹, 薬師寺輝敏, 大山英人
    • 学会等名
      第21回九州沖縄地区高専ファーラム講演会
    • 発表場所
      大分工業高等専門学校
    • 年月日
      20111200
  • [学会発表] 表層に微細結晶粒を有するTi合金の回転曲げ疲労特性2011

    • 著者名/発表者名
      渡部杏伍, 薬師寺輝敏, 戸高義一
    • 学会等名
      軽金属学会第121回秋季大会
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      20111100
  • [学会発表] チタン合金予ひずみ材の回転曲げ疲労特性2011

    • 著者名/発表者名
      佐藤一樹, 薬師寺輝敏, 大山英人, 逸見義男
    • 学会等名
      軽金属学会第121回秋季大会
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      20111100
  • [学会発表] 超微細粒銅のき裂進展挙動に及ぼす応力レベルの影響2011

    • 著者名/発表者名
      横尾勇治, 後藤真宏, 薬師寺輝敏, 立川裕出, KUSNO KAMTL, 皮能石紀雄
    • 学会等名
      日本機械学会九州支部大分地方講演会
    • 発表場所
      宮崎大学
    • 年月日
      20110900
  • [学会発表] レプリカ法による表面観察で明らかにされた事2011

    • 著者名/発表者名
      薬師寺輝敏
    • 学会等名
      M&M2011材料力学カンファレンス講演会
    • 発表場所
      九州工業大学
    • 年月日
      2011-07-18
  • [産業財産権] 切削摩擦加工用チップ2012

    • 発明者名
      薬師寺輝敏
    • 権利者名
      独立行政法人国立高等専門学校機構
    • 産業財産権番号
      特願2012-074218
    • 出願年月日
      2012-03-28

URL: 

公開日: 2013-06-26  

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