複合表面改質処理技術の確立による多機能付与材料の創製と疲労強度信頼性評価

通过建立复合材料表面改性处理技术来创建多功能材料并评估疲劳强度可靠性

• 批准号: 08650098
• 负责人: 塩澤 和章
• 金额: --
• 依托单位: University of Toyama
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08650098/
• 关键词: 表面改質; セラミックス被覆; イオン窒化; 疲労; 窒化チタン; 窒化クロム; 欠陥評価; 物理的気相蒸着法

苛酷環境下で使用される機械・構造用材料の表面改質技術の確立による疲労強度向上を目的として、鉄鋼材料に物理的気相蒸着(PVD)法により窒化チタン(TiN)または窒化クロム(CrN)を被覆した試料、およびイオン窒化処理とTiN被覆の複合表面改質処理を施した試料を用いて、疲労強度評価、耐食性評価並びに被膜に存在する微小欠陥除去法について検討した。得られた主な結論は以下の通りである。1.PVD法によって被覆したTiNおよびCrN膜には微小なピンホール欠陥が存在し、これは電気化学的アノード分極曲線の測定によって評価が可能であり、測定に当たっては欠陥が拡幅しない低電位域で測定する必要があることを指摘し、具体的な測定法を提案した。2.被膜に存在する欠陥除去法として、多段被覆処理法を新しく提案した。これはイオンボンバードメントと被覆を繰返すことによって、同一被膜を積層するものであり、その有効性を通常の被覆法との比較によって明らかにした。本手法によって耐食性は著しく向上するが、腐食疲労強度の向上に対しては微小被膜欠陥の分布と欠陥の形状を考慮する必要のあることを指摘した。3.切欠きを有するS35CにTiNを被覆した試験片の疲労試験結果より、切欠き材の疲労強度は被覆処理によって向上し、切欠きに対して鈍感となることを実験的に明らかにした。これは切欠き底近傍の塑性変形が被膜の存在によって拘束されて、き裂発生が遅延するためであることを有限要素法による解析を通じて明らかにした。4.イオン窒化処理、TiN被覆処理およびこれらの複合表面改質処理を施した熱間金型用合金鋼SKD61の大気中疲労試験結果より、いずれの処理材の疲労強度も未処理材に比較して向上するが、複合表面改質処理材の向上が最も大きく、本処理法の有効性が認められた。

Critical environment で use さ れ る の, with mechanical structure materials surface modification technology の establish に よ る exhausted 労 strength up を と し て に physical objects, iron steel material steamed 気 phase method (PVD) に よ り smothering the チ タ ン (TiN) ま た は smothering the ク ロ ム (CrN) を coating し た sample, お よ び イ オ ン smothering the 処 Richard と TiN coating の composite surface modification 処 Richard を shi し た sample を with い て 労 review 価 strength, resistance to feeding and review 価 and び に capsule に exist す る tiny owe 陥 removal method に つ い て beg し 検 た. The られた main な conclusion な the following られた is through である である. 1. PVD method に よ っ て coating し た TiN お よ び CrN film に は tiny な ピ ン ホ ー ル owe 陥 が し, こ れ は electric 気 chemical ア ノ ー ド の polarization curve measurement に よ っ て review 価 が may で あ り, determining に when た っ て は owe 陥 が company picture し な い determination of low potential domain で す る necessary が あ る こ と を blame し, concrete な measurement を proposal Youdaoplaceholder0 た. 2. The coating に has する insufficient 陥 removal method と て て, multi-stage coating treatment method を new <s:1> く proposal た た. こ れ は イ オ ン ボ ン バ ー ド メ ン ト と coating を Qiao return す こ と に よ っ て を product layer, the same capsule す る も の で あ り, そ の have sharper sex を の coating method usually と の is に よ っ て Ming ら か に し た. This technique に よ っ て feeding は the resistant し く upward す る が, corrosion fatigue strength of 労 の upward に し seaborne て は tiny capsule owed 陥 の distribution と owe 陥 の shape を consider す る necessary の あ る こ と を blame し た. 3. Cut owe き を have す る S35C に TiN を coating し た test piece の exhausted 労 test results よ り, cut owe き の exhausted 労 strength は coating 処 Richard に よ っ て し, cut up owe き に し seaborne て insensitive と な る こ と を be 験 に Ming ら か に し た. Cut こ れ は owe き bottom plastic - shaped が capsule nearly alongside の の is に よ っ て constraint さ れ て, き crack 発 が 遅 delay す る た め で あ る こ と を finite elements method に よ る parsing を tong じ て Ming ら か に し た. 4. イ オ ン smothering 処 principle and TiN coating 処 Richard お よ び こ れ ら の composite surface modification 処 Richard を shi し た between thermal type gold in alloy steel SKD61 の large 気 exhausted 労 test results よ り, い ず れ の 処 bedding material の も not exhausted 労 strength 処 bedding material に compare し て upward す る が, composite surface modification 処 bedding material の が up the big も き く, this 処 logos の have sharper sex が め Youdaoplaceholder0.

项目成果

園部 勝: "分極曲線法によるTiN被覆の微小欠陥評価と被膜欠陥形成に及ぼす基材表面粗さの影響" 材料試験技術. 42・1. 50-58 (1997)

Masaru Sonobe：“使用极化曲线法评估TiN涂层中的微小缺陷以及基材表面粗糙度对涂层缺陷形成的影响”材料测试技术42・1（1997）。

塩澤和章: "複合表面改質処理(イオン窒化+TiN被覆)を施した高硬度鋼の疲労強度特性" 日本機械学会平成8年度材料力学部門講演会講演論文集. 96-10,B. 337-338 (1996)

Kazuaki Shiozawa：“经过复合表面改性处理（离子氮化+TiN涂层）的高硬度钢的疲劳强度特性”日本机械工程师学会材料力学分会会议记录1996年，B.96-10，B.337。 -338 (1996)

園部 勝: "窒化クロム多段PVD被覆処理鋼の耐食性と腐食疲労強度" 日本機械学会論文集,A編. 62・601. 1993-2000 (1996)

Masaru Sonobe：“氮化铬多级PVD涂层钢的耐腐蚀性和腐蚀疲劳强度”日本机械工程师学会会刊，A版1993-2000（1996）。

園部 勝: "TiN被覆炭素鋼の疲労強度特性に及ぼす切欠きの影響" 日本材料学会第23回疲労シンポジウム講演論文集. 185-188 (1996)

Masaru Sonobe：“缺口对 TiN 涂层碳钢疲劳强度性能的影响”，日本材料科学学会第 23 届疲劳研讨会论文集，185-188 (1996)。

M.Sonobe: "Improvement in Corrosion Resistance of CrN coating Steel with Multi-stage Deposition Method and Its Corrosion Fatigue Strength" Localized Damage IV. 615-622 (1996)

M.Sonobe：“多级沉积法提高CrN涂层钢的耐腐蚀性及其腐蚀疲劳强度”局部损伤IV。