さ硬み込押 ４．まとめ 常温窒素環境下で純チタンに対してScanning cyclic pressを施した．改質後の試料に対して，表面観察，粗さ測定，断面組織観察，元素分析，結晶相の同定およびナノインデンテーション試験を行い，以下の結果を得た． (1) 改質後の表面には条痕が形成され，金色を呈していた． (2) 断面では表層12 μm程度まで回転方向に沿って筋状に微細化された組織が観察された．また，表面から2～3 μm程の領域に周辺とは様子が異なる組織が見られた． (3) 元素分析の結果，表層から約4 μm程度の深さまで約.tinu .bra / ytisnetnI / 印付）が認められた．この結果と前述の元素分析結果から，SCP後の試料にはTiNが形成された可能性が高い． 864200図8 SCP前後の試験片のXRD図形 aPG図9 SCP後の試料の押込み硬さ 3・5 ナノインデンテーション試験結果 図9に試料断面の押し込み硬さを示す．同図には，試料断面の中央付近で測定した硬さ（破線）も併記した．図9より，最表層付近では，8.5～9.5 GPa程度の硬さが得られた．一方，試料内部に行くにつれて硬度は低下し，深さ14 μm以降では試料中央付近の硬さと同程度になった． 謝 辞 参考文献 (4) 結晶相同定の結果，導入された窒素はチタンと窒化チ(5) ナノインデンテーション試験の結果，試料表層は内部7050− 110 −3040Diffraction angle, 2θ / deg.101010～30 at%の窒素が検出された． 表面からの距離/ μm:TiSCP前:TiNSCP後5060Line1Line2Line3試料中央部平均値203040タン（TiN）を形成していることが示された． と比較して硬さが向上していた． 本研究の断面組織観察，元素分析および組成分析は，北海道大学 全学共同利用施設 超高圧電子顕微鏡研究室，ナノ・マテリアル分析研究室および高エネルギー超強力X線回折室の装置を利用して実施した． 本研究は公益財団法人天田財団の一般研究開発助成（AF-2019018-B2）によって実施されました．ここに深く感謝の意を表します． 1) Keiro Tokaji, Takeshi Ogawa and Hideaki Shibata: The effect of gas nitriding on fatigue behaviour in pure titanium, International Journal of Fatigue, Vol. 16, No. 5 (1994), pp. 331-336. 2) 森田辰郎，加藤慶太郎，清水真佐男，川嵜一博：窒化により表面改質した純鉄と純チタンの疲労特性の比較，日本機械学会論文集A編，63巻，605号 (1997), pp. 1-6. 3) Masayuki Akita, Yoshihiko Uematsu, Toshifumi Kakiuchi, Masaki Nakajima, Yu Bai and Kazuhiro Tamada: Fatigue behavior of bulk β-type titanium alloy Ti–15Mo–5Zr–3Al annealed in high temperature nitrogen gas, Materials Science & Engineering A, Vol. 627 (2015), pp. 351–359. 4) 植野正大，中村孝，大久保賢二，渡辺精一：金属表面のナノ微細化を目的とするCyclic Press法の開発，日本機械学会M&M2012カンファレンス，OS1606，CD-ROM，2012. 5) 宮崎数則，中村孝，藤村奈央，柴山環樹，和島達希：ナノ微細化表面改質を目的とするScanning Cyclic Pressの開発と低炭素鋼への適用，日本機械学会2016年度年次大会，J1610203，CD-ROM，2016. 6) 中村孝，宮崎数則，藤村奈央，和島達希，金属加工法，特願 2016-175905，特許 6996700，2021/12/20. 7) 中村孝，中谷建太朗，宮崎数則，藤村奈央，柴山環樹，和島達希：Cyclic Pressによる低炭素鋼のナノ微細化表面改質，日本機械学会2016年度年次大会，J1610202，CD-ROM，2016. 8) 藤村奈央，中村孝，髙橋航圭，和島達希：Scanning Cyclic Pressによるマグネシウム合金AZ31の表面改質と疲労特性改善効果，材料，Vol. 66，No. 12 (2017)，pp. 906–912. 9) N. Fujimura, K. Ooga, K. Takahashi, T. Nakamura, T. Wajima: Surface modification of machine-finished magnesium alloy AZ31 using a scanning cyclic press, Mechanical Engineering Journal, Vol. 7, No. 4 (2020), Paper No. 20-00007.
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