| 研究課題/領域番号 |
22K03820
|
|---|
| 研究機関 | 北海道大学 |
|---|
研究代表者 |
藤村 奈央 北海道大学, 工学研究院, 助教 (40732988)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
|
| キーワード | 表面改質 / 組織の微細化 / 振動圧縮負荷 / 接触 / マグネシウム合金 |
|---|
| 研究実績の概要 |
本研究では、振動するインデンタで低荷重の圧縮負荷を材料表面に走査しながら与えることで表層を改質する技術：Scanning Cyclic Press（SCP）の加工パラメータが金属の表層組織や構造、機械的性質の変化に及ぼす影響を表面改質実験と数値解析に基づいて検討し、本技術による改質機構を明らかにすることを目指している。SCPでは、負荷の大きさやその繰返し数、付与する速さなどを加工パラメータとして設定することができる。これらパラメータのうち、2023年度は主に負荷の繰返し数に着目して表面改質実験を行い、疲労特性における影響を検討した。具体的な検討内容とその成果を以下に示す。
マグネシウム合金AZ31の丸棒試験片に対し、インデンタが改質範囲の左端から右端までを一方向に移動するのに相当する繰返し数でSCPを実施した。改質後、疲労試験を行った結果、疲労寿命は未改質材のそれよりも長く、今回よりも多い繰返し数で改質した試験片とほぼ同じであった。破面観察より、内部を起点とした破壊であることが認められたことから、これまでの検討結果も含め、調査した応力レベルでは、改質材の破壊は、改質時の繰返し数によらず、すべて表面起点型から内部起点型に遷移することが示された。このことから、繰返し数が最も少ない今回の条件であっても、AZ31の表面破壊の疲労強度を向上させ、疲労寿命を改善するのには十分であることが示された。今後、断面組織観察や表層の硬さ測定を通じて改質後の表層組織への影響を検討する。そのため、観察・測定用試料を作製した。
|
| 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
2023年度は、SCPを用いた表面改質実験において負荷の繰返し数に着目し、これが改質後の機械特性や表層組織に及ぼす影響を検討することを目標としていた。これに対し、これまで検討した中で負荷が最も少ない繰返し数でSCPを施し、これまでの成果と併せて比較検討することで改質材の疲労特性を明らかにすることができた。また、断面組織観察ならびに硬さ測定の実施までは至らなかったが、これらを実施するための準備は行うことができた。このように、SCPの加工パラメータの影響について、2022年度に着目した「負荷の大きさ」に続き、「負荷の繰返し数」に着目した検討を進められたことから、全体として、おおむね順調に進展していると判断する。
|
| 今後の研究の推進方策 |
引き続き、マグネシウム合金を対象として種々の加工パラメータでSCPを適用し、加工パラメータが金属の表層組織の変化に及ぼす影響を断面組織観察やナノインデンテーションによる硬さ測定から検討する。2024年度は主に走査速度に着目して改質実験を行う予定である。断面組織の観察・分析には、所属する北海道大学の共同利用施設に設置されている機器・設備を利用し、主に走査型電子顕微鏡によるEBSD解析や透過型電子顕微鏡による観察を行う。数値解析については、2022年度に作成したインデンタを試験片に1回押し込むだけの解析モデルを基に、2024年度は、実際のSCPで行っているように、インデンタを走査することによる表層への影響を検討できる解析モデルの作成に取り組む。そして、これらの実験結果と解析結果との比較検討を通じて、SCPによる改質機構の解明を目指す。
|
| 次年度使用額が生じた理由 |
2023年度は、二つの国際会議において、前年度までに得られた本研究に関する成果を発表するため、これらに係る旅費と参加登録費を予算化していた。しかし、一方の国際会議で、本研究の成果発表の他に、依頼を受けて別のテーマでも口頭発表を行うことになった。参加に際し、依頼先機関から参加に係る費用が支給されたため、当初の予定よりも支出が抑えられた。また、試験片加工に係る費用を予算に計上していたが、先に加工した試験片がまだ残っていたため、2023年度は新たに試験片加工を行わなかった。これによって、当初の見積もりよりも支出が少なくなった。
一方、本研究期間に得られた成果の一部を論文としてまとめる目途が立ったことと、2024年度も国際会議での発表を検討していること、国内会議において本研究に関連する講演を行うことになったことから、発生した次年度使用額はこれら論文執筆に係る校正費用ならびに国内・国際会議への参加費用として使用することとした。
|
