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Simultaneous control of surface microstructure and residual stress using solid solution of tool elements during friction stir processing

在搅拌摩擦加工过程中使用工具元素固溶体同时控制表面微观结构和残余应力

基本信息

批准号：
21K14438
负责人：
山本啓
金额：
$ 2.91万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

昨年度の研究では，ツール回転速度の増加に伴って，残留応力が引張，圧縮，引張の順に推移しており，圧縮残留応力を発生させるための適正条件範囲が存在することが明らかとなった．今年度はその理由を明らかにするために，残留オーステナイトの存在に着目して実験を行った．具体的には，残留応力測定箇所に対し，XRDを用いて残留オーステナイト体積率を求め，またその断面最表層部をEPMAにより元素分析を行った．EPMAにより求めた元素量からマルテンサイト変態開始温度(Ms点)を計算し，残留応力との関係で整理したところ，残留応力はMs点が150℃付近を境界として圧縮化しており，その前後では引張にシフトしていることが明らかとなった．さらに，XRDにより求めた残留オーステナイト体積率は，Ms点が150℃以上の範囲においてMs点の低下とともに増大していることがわかった．Ms点が低下し，室温付近にてマルテンサイト変態が完了する場合に膨張量が最大化され，残留応力は引張から圧縮へと遷移するが，Ms点が150℃以下の範囲では，室温でのマルテンサイト変態が未完了(残留オーステナイト体積率増加)となったことでそれに伴う膨張量が不十分となり，引張残留応力が生じるものと考察した．引張残留応力が導入されるツール元素固溶量が過剰の施工面表層では，多量の残留オーステナイトが存在しており，これらが機械的性質に及ぼす影響を明らかにする必要が出てきた．

In the past year's research, the increase of the recovery speed is accompanied by the increase of the residual force, and the residual force is caused by the expansion and contraction. The reason for this year's event is clear. For details, the residual stress measurement is carried out by XRD, and the residual stress measurement is carried out by EPMA. The elemental analysis is carried out on the outermost part of the cross section. The elemental amount is calculated by EPMA, and the residual stress measurement is carried out. The residual stress measurement is carried out by EPMA, and the residual stress measurement is carried out by EPMA, and the residual stress measurement is carried out by EPMA. Before and after the war, the two sides of the war were divided into two parts. In addition, XRD can be used to calculate the residual temperature and volume ratio, and the Ms point is lower than 150℃, and the Ms point is lower than 150℃. When the room temperature is closer to 150 ℃, the expansion amount is maximized, and the residual temperature force is reduced from 150℃ to 150℃. Room temperature, temperature. The tensile residual force is introduced into the surface layer of the construction surface, and a large amount of residual force exists in the surface layer, which is necessary for the mechanical properties and influence of the surface layer.