磁気バークハウゼンノイズを用いた積層造形されたAISI 4140部品の微細構造特性評価

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、…

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…

• チューナブル・ポアソン比(TPR)を持つキラル・オーセティック・ハニカム構造を用いた磁歪圧力センサーが提案され、校正線形性R2=0.99745、118.7Nまでの連続線形力応答(10.75mV電圧変化)を達成
• 軸受圧入モニタリング実験で、複数軸受タイプのドライアセンブリでR2≧0.995、潤滑条件下でもR2>0.994と産業条件下での実用性を実証
• 試作されたサブ構造は弾性領域内で安定した負のポアソン比(-1.278〜-1.213)を示した

• LPBF加工されたHaynes 230合金のレーザー深溶接における割れメカニズムを解明し、W含有量を14.96→13.56 wt.%、Si含有量を0.47→0.25 wt.%に低減することで割れ深さ比を0.70±0.08からゼロに低減した

• ワイヤレーザーDEDで造形したTi-6Al-4Vは、熱入力175→350 J/mmで柱状β粒子の横方向サイズが約642μm→1079μm、α板幅平均が0.65μm→1.32μmに粗大化し、α構造が針状/バスケットウィーブから粗い層状へ変化した。
• 引張強度と降伏強度は熱入力によらず約900MPa・約840MPaを維持した一方、伸びは14.3%から10.3%に低下した。
• 600°Cで4時間の応力除去後、500MPa・R=-1の完全両振り疲労試験で、熱入力175 J/mm材は約3×10^7サイクルに達したが350 J/mm材は約1×10^5サイクルで破断し、疲労寿命が2桁以上劣化した。