− 20 −塑性加工塑性加工AF-2017014一般研究開発助成AF-2017015一般研究開発助成宇宙工学，ロケット推進チタン，超弾性，形状記憶合金，展開構造sato@isas.jaxa.jp塑性加工インクリメンタルフォーミング，ピーン成形，ハンマリング，アルミニウム合金takahiro_ohta@tsc.u-tokai.ac.jp宇宙航空研究開発機構 宇宙科学研究所 教授東海大学 工学部動力機械工学科 准教授佐藤 英一太田 高裕超塑性成形によるSP-700チタン合金薄板の 振動ピーニングを用いたピーン成形における複曲面形状成形の制御「超弾性」特性改善と、一体型展開構造物への適用Ti-4.5Al-3V-2Fe-2Mo合金（SP-700）の超弾性を上段ロケット展開ノズルへ適用するための研究を行った．(1) 850℃-10min焼鈍と875℃-10min溶体化により，母材部において{001}〈1-10〉β集合組織が保持され，超弾性等方性が保たれた．(2) TIG溶接による低冷却速度で延性が失われた溶接組織に(1)の熱処理を施すことで延性が回復し，超弾性化可能となった．高冷却速度のマイクロプラズマ溶接の溶接組織は変態温度調整のみで超弾性化が可能だった．(3) 実物大ロケットノズル模型を製作し，折り畳み・展開試験を行い，超弾性展開ノズルの実現性を示した．現在JAXA宇宙科学研究所では，本研究の成果を元に，深宇宙探査技術実証DESTINY+ を打ち上げるイプシロンロケット第4段キックモーターに，超弾性展開ノズルを適用する検討を進めているところである．ピーン成形は鋼球を板表面に衝突させ，金属を成形する手法である．本研究では電動ハンマを用いて，直方体ピンを供試体に投射する振動ピーニングを用いたピーン成形を検討した．直方体ピンを用いて成形する場合，x方向（ピン短辺方向）のピン先端半径rを変えることにより，x方向曲率半径Rxと z方向曲率半径Rzを変化させることが可能である．また，rが小さいほどRz / Rxは大きく，曲率半径の異方性は大きくなる．数値解析では，Step 1で直方体ピンに初期速度を与えて，供試体に衝突させる解析を動的陽解法で行った．Step 2でStep 1で得られた板厚内の塑性ひずみ分布を供試体全域に与える変形の解析を静的陰解法で行った． rとRx，Rzの関係は実験結果と解析結果で一致した．評価領域内の表面からの深さが同じ要素の平均塑性ひずみが曲率半径に影響を与えていることを確認した．
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