成形におけるGA鋼板およびGI鋼板のトライボロジー:コーティング破損メカニズム、評価方法、および支配的要因

Fe-Cr-B合金は、高硬度のホウ化物相によって強化された耐摩耗・耐食材料として注目されている。従来の鋳造では、近平衡の遅い凝固(10−1~102 K/s)で粗大な連続網目状ホウ化物が生成し、元素偏析も激しく、脆性が高く信頼性が限定的であった。レーザー加工(レーザー肉盛溶接:103~106 K/s、LPBF/DED:106~108 K/s、レーザー再融解)は、極端な非平衡急速凝固を特徴とするが、熱勾配G、凝固速度R、相進化挙動が大きく異なる。本レビューでは、LPBF、DED、レーザー肉盛溶接、鋳造の直接的な証拠と間接的な推論を厳密に分類している。定量比較により、レーザー肉盛溶接はホウ化物を1…

レーザー溶接された304ステンレス鋼継手は、溶接中に導入される微細構造の不均一性により、溶接金属(WM)でのひずみ集中と早期破壊を起こしやすい。本研究では、溶接継手の機械的性能を向上させるために、レーザー溶接された304ステンレス鋼板に表面機械圧延処理(SMRT)を適用した。レーザー溶接は、局所的なNi組成の変動、ナノスケールの酸化物粒子、不均一な結晶粒構造を含む複数の不均一な特徴をWMに導入した。中でも、Ni濃度の局所的な変動は、γオーステナイトの安定性を局所的に変化させ、SMRT中のひずみ誘起マルテンサイト変態を促進することで、支配的な役割を果たすと考えられている。その結果、WMは同一の…

長径送電鉄塔は、低温・高湿度・強風の複合条件にさらされ、鋼材の不均一な着氷や構造負荷の増加、落氷リスクを促進する。超疎水性コーティングは有望な受動的防氷材料だが、既存評価は理想化された試料が多く、実使用の鉄塔部材の形状、基材状態、コーティング均一性を捉えきれていない。本研究では、多因子複合着氷シミュレーションシステムを開発し、3種類の代表的な鋼材(経年普通鋼円形鋼管、新品亜鉛めっき円形鋼管、新品亜鉛めっき山形鋼)に対し、温度、風速、噴霧率、着氷時間を制御した比較着氷試験を実施した。無塗装部材では、氷質量は過冷却度と噴霧率で増加し、風速では一度増加してから減少し、24時間以内では成長パターンは…

本レビューは、従来の骨ネジを不活性な機械的固定具から生体統合型で機能的にプログラム可能なインプラントへと変革するための、材料および構造ベースの戦略を統合する。チタン、ステンレス鋼、コバルトクロム合金などの永久金属システムと、マグネシウム、鉄、亜鉛ベースの生分解性システムを比較し、強度、弾性率、分解または腐食挙動、生物学的安全性といった相反する要件を比較する。外部形状、ネジ形状、表面曲率、粗さ、マイクロ/ナノトポグラフィー、機能コーティングが、挿入安定性、タンパク質吸着、マクロファージ応答、骨形成分化、骨-インプラント接触をどのように制御するかを検討する。特に、三次元周期最小曲面(TPMS)構…

本研究は、超高圧水素貯蔵容器の製造品質が水素環境下での信頼性に直接影響することに着目し、ホットスピン加工中に生じる残留応力分布と肉厚変動が水素脆化への感受性に与える影響を調査した。ASTM A519 4142鋼容器を対象に、数値シミュレーションと実験的検証を組み合わせて、ホットスピン加工パラメータ、応力進化、水素脆化挙動の関係を解明した。ホット圧縮試験で高温変形挙動を特徴づけ、平均絶対誤差7.35%のアレニウス型構成モデルを開発した。熱・力学連成有限要素モデルは、適応的メッシュ細分化を取り入れ、計算時間を41.2%削減しつつ予測精度を向上させた。プロセス最適化により、1000°Cの成形温度、…