ガスブローＩＨ窒化によるチタン合金の短時間改質メカニズムの解明と高機能化

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本申請研究は，申請者らが開発した，チタン合金を従来の手法と比較して極短時間で窒化可能な「ガスブロー高周波誘導加熱（Induction heating：IH）窒化」について，この処理により短時間で窒化が実現されるメカニズムの検討およびこの処理を援用することによるチタン合金の短時間での耐摩耗性と疲労特性の向上を目的としている．本年度は主に，ガスブローIH窒化を援用することによるチタン合金の短時間での耐摩耗性と疲労特性の向上について研究を行った．まずガスブローIH窒化を施したチタン合金の耐摩耗性と疲労特性に及ぼす窒化層の影響について検討し，被処理材の特性を決定する要因について検討した．その結果，高温でガスブローIH窒化を施した際に生じる結晶粒の粗大化が疲労特性を低下させる要因となることが明らかになった．この処理中に生じる結晶粒粗大化を抑制するため，ガスブローIH窒化の低温化の手法について検討した．その結果，予め微粒子ピーニング（Fine particle peening：FPP）を施し，表面近傍の結晶粒を微細化させることにより，ガスブローIH窒化の際に窒素拡散が促進され，結晶粒粗大化が生じない低温でも窒化層が形成できることが明らかになった．また，このように低温で処理を施した場合でも，チタン合金の耐摩耗性は向上することが示された．上述した，本年度得られた研究成果は，ガスブローIH窒化により，従来の手法と比較して極短時間でチタン合金の耐摩耗性のみならず，疲労特性も向上できる可能性を示すものである．これにより，航空機などチタン合金が使用される機械システムの性能や安全性の向上に寄与することができ，工業的に極めて有意義な成果が得られたといえる．