バニシング加工を用いた傾斜機能材料の開発

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傾斜機能材料の開発を目指し，バニシング加工により，【1】局所的な結晶粒微細化，および，【2】局所的な合金化を実施した．【1】では，変形解析ソフト（Simufact Forming）によるCAE解析結果を基に，素材を直径20mm（旋削仕上げ）の純鉄，工具を先端半径3mm，加工条件を周速100m/min・送り速度0.2mm/rev.にて，CNC旋盤を用いてバニシング加工を行った．加工回数は1, 5, 10回であり，加工荷重は70, 140, 220Nである．加工後の表面粗さ，残留応力測定，断面組織観察の結果から，バニシング加工により，せん断ひずみが導入され，加工硬化（ひずみ硬化）が生じていることを確認した．また，加工回数を増やす，もしくは，加工荷重を大きくしても，表層の加工効果が飽和し，未加工硬化部である内部にひずみが伝搬することを確認した．また，CAE解析結果（加工回数1回，加工荷重220N）より，中心から外周部に向かうほどひずみ，および，ひずみ勾配は大きくなり，外周部で最大相当塑性ひずみは0.81となっていることがわかった．ひずみ導入深さは解析で0.46mm，実験（断面観察結果）では，ひずみ導入深さは0.5mm程度と判断でき，外周部ほど材料流動が大きくなっており，解析結果とも対応していた．【2】では，2021年度の結果を考慮し，700℃までバニシング加工可能な加熱板を新たに設計・製作した．700℃でのバニシング加工実験後に試験片断面のEDXによる定性分析を行った結果，Niのピークが検出された．元素マッピングにより詳細に検討した結果，Fe元素とNi元素の重複はわずかであり，合金化されている可能性は低い．これは，加熱中に試験片表面が酸化膜で覆われしまい，酸化膜の上から加工したためと推察した．つまり，昨年度実施した400℃での実験の方が合金化には適していると判断できる．