2013 Fiscal Year Annual Research Report
大面積パルス電子ビーム照射による硬質焼結金型材の高能率表面処理法の開発
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24360055
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
岡田 晃 岡山大学, 自然科学研究科, 教授 (60263612)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岡本 康寛 岡山大学, 自然科学研究科, 准教授 (40304331)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 電子ビーム / 超硬合金 / 熱伝導解析 / 表面改質 |
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| Research Abstract |
本年度においては，超硬合金のWC粒径やバインダー成分比，アルミナ，ジルコニア等のセラミックス材料による平滑化特性の違いを調査し，材料構造の違いによる平滑化特性や照射面組織の違いの解明を行った．
まず，異なるWC粒径やバインダー成分比の超硬合金でその加工特性を検討した結果，炭化タングステン粒子の小さい超硬合金ほど大面積パルス電子ビーム照射によって平滑化が容易であり，それに対応して表面光沢度も向上する傾向であった．また，コバルト成分の多いほうが，表面粗さが若干小さく，表面光沢度も高くなる．また，平成24年度に構築した，表面での電子侵入現象を考慮した熱伝導解析モデルを用い，電子ビーム照射によって形成される炭化タングステン分解表面層やコバルト溶融層について算出したところ，TEMによる断面観察で判明した表面組織変化と定量的に一致し，構築した解析モデルによって高精度に表面温度分布を再現できることを確認した．
いっぽう，代表的なセラミックス材料であるアルミナおよびジルコニアに対して大面積電子ビーム照射を行い表面平滑化特性について検討を行った結果，絶縁物であるセラミックスに対しても表面の溶融と平滑化が可能であることが分かった．そして熱拡散のしにくさから少数回の照射であっても平滑化しやすい結果が得られ，熱伝導解析による表面温度分布状態の解析とよく一致した．また，大きいエネルギー密度の条件では表面でマイクロクラックが発生しやすいことが明らかとなった．さらにXRDにより表面の組成を分析したところ，組成はほとんど変化しないが，スペクトルの各ピークがブロードになり，結晶性には変化が見られた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
前年度，実施予定であったセラミックスについての照射実験を優先的に行い，その平滑化特性や照射面の組織の分析を主に実施してきた．また，表面硬度の測定も順調に行ってきたが，電子ビーム照射条件との相関の体系的解明がやや遅れている．
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の計画通り，金型の寿命に影響する表面特性のうち，耐摩耗性，撥水性，離型性を順次評価していき，表面性状と各種表面特性の相関を解明していく．また，これまでの研究の実施で，近傍に異種材料を設置することでその薄膜が工作物表面に被覆できる現象が判明しており，その現象の解明も可能な範囲で行っていく．
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