原田研究室

「ショットピーニングによる金属表面改質とチタン材料のプレス成形」

◎ショットピーニングによる金属表面改質について
　ショットピーニングとは1ミリ程度の鋼球を高速度で金属表面に衝突させて金属表面のみを大きく塑性変形させて金属の表面特性を改善する技術です。鋼球が衝突した金属表面は強変形によって硬くなり、さらに圧縮の残留応力が付与されます。この効果によって部品の疲労寿命が改善されるため、自動車や電車など搬送車体の中にある歯車やばねのような機械部品に対して重要な技術として広く適用されています。本研究では、このショットピーニングを応用した異種材接合法の開発を行っています。材料表面に異種材料を載せた状態で同時に鋼球を衝突させて異種材料を接合させるという新しい加工法です。写真１は、腐食し易いマグネシウム合金に対して高耐食性の純アルミ箔を接合した表面近傍断面です。マグネシウム合金の耐食性の向上が期待できます。

◎チタン材料のプレス成形
　高耐食性と高比強度を有するチタン材料は、古くから化学工業分野で使用されていますが、航空機や電力などの特定分野から建築品、民生品、スポーツ用品など幅広い分野まで急激に利用範囲が拡がっています。本研究では、プレス成形の中でも成形がとても難しいとされているチタン材料の深絞り加工を行い、その成形性について調べています。さらに、チタン容器の機能性を高めるため、異種金属板とチタン板を重ねた状態で同時に深絞り加工を行うことで新しいクラッド容器成形技術の開発も試みています。写真２は、樹脂板を純チタン板でサンドイッチした状態から深絞り加工を行って作製したチタンクラッド容器の外観です。容器強度や耐防振性の向上が期待できます。

田中研究室

「プラズマ技術を用いた超硬質材料の作製と高機能表面創製」

近年、機械システムの高度化、小型化、省エネ化の要求が高まり、表面の高機能化が重要な役割を果たしています。機械材料が接触する時に表面が大きな役割を持ち、表面に0.001mmと非常に薄い膜をコーティングすることで摩擦係数や摩耗が非常に少なくなります。
高機能性薄膜として利用されている超硬質材料は、ダイヤモンドや窒化ホウ素、ダイヤモンドライクカーボン（DLC）が挙げられます。この中でダイヤモンドは天然物質中で最も硬く工具としての応用が広がっていますが、このダイヤモンドを凌ぐ硬度を有する可能性のある材料が炭素と窒素で構成されている窒化炭素という物質です。ダイヤモンドを越える硬さを持った窒化炭素を作製することができれば、工具や金型といった加工技術への拡大が期待できます。
当研究室では真空中での薄膜形成技術であるドライプロセスを基に、プラズマ中のイオンやラジカルを制御することで超硬質材料の創製や新たな材料プロセスの研究・開発に取り組んでいます。材料合成技術を通して、先進的な高機能表面処理技術の実用化を目指します。主要なテーマは以下の通りです。
・マイクロ波プラズマCVD法やIBAD法による窒化炭素の合成
・プラズマCVDによるダイヤモンド合成
・PVD法によるDLCの作製とトライボロジー特性評価