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渡邊 誠
TEL
029-589-2469
Address
305-0047 茨城県つくば市千現1-2-1 [アクセス]
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外部併任先

  • 東京大学 先端科学技術研究センター 准教授
  • 東京大学 工学系研究科マテリアル工学専攻 准教授
  • 芝浦工業大学 客員教授

研究内容

Keywords

ウォームスプレー, WC-Co, 耐熱コーティング(TBC), 溶射, FEM, テラヘルツ波, レーザAE, 非破壊評価, X線CT

◯  ウォームスプレー法によるWC-Co皮膜の平滑性向上に関する研究

ウォームスプレー(WS)法は、原料粉末をある程度加熱し活性化させつつも、溶融させることなく吹きつけ成膜する新しい手法である。これまでに、WC-Co皮膜においてプロセス時の劣化反応を著しく抑制することに成功している。WC-Co皮膜の実用では成膜後表面を鏡面処理する事例が多く皮膜特性だけでなく、成膜したままでの表面平滑性が重要である。そこで本研究では、様々なスプレー条件および顆粒径が皮膜の平滑性に与える影響について調べた。WC-12wt%Co粉末を炭素鋼(ss400)上に、ウォームスプレー(WS)法および高速フレーム(HVOF)溶射法により成膜した。また、粒径5~20および15~45μmの二種類の原粉末を使用した。図に表面粗さ(中心線平均粗さ、Ra)と皮膜の断面硬さ(ビッカース硬度、Hv)を示す。HVOFでは、粒径5~20μmの粉末の場合、溶融粒子が装置ノズル部に堆積・付着し、成膜することができなかった。WS法に微小な原粉末を用いることにより、硬度( 1400 ~ 1650 Hv)と表面平滑性(Ra=1.4 ~ 2μm)の両面において著しい改善が認められた。

◯  テラヘルツ波による界面欠陥イメージング
近年、大きな注目を集めるテラヘルツ(THz)波は、セラミックスをある程度透過可能である。また、X線と比べ人体への影響が少ない。このため、材料の新しい非破壊評価法として期待されている。耐熱コーティング材(TBC)では、熱サイクルに伴う界面はく離の発生とその検出が大きな課題である。そこで、本研究では、THz波を用いた異材界面欠陥の可視化システム構築、その欠陥検出能についての検討、さらに実際のTBCでの界面はく離の可視化を目的とした。 透過および反射モードでのTHzマッピングシステムを構築した。ジルコニアおよびアルミナ焼結板(それぞれ厚さ1 mmおよび2.3 mm)を接着剤により貼り合わせ供試材とした。界面部アルミナ表面には溝加工を施し、人工欠陥とした。ジルコニア側からテラヘルツ波を送信し、試料透過後の時間波形を計測した。界面欠陥評価技術としての有用性を示した。

ウォームスプレー法における超音速粒子の衝突シミュレーションと、実験による組織観察結果の比較

出版物2004年以降のNIMS所属における研究成果や出版物を表示しています。

特許
  • 特許第5660587号 サーメット皮膜及び該皮膜を有する被覆金属体、サーメット皮膜の製造方法、及び被覆金属体の製造方法 (2014)
  • 特許第5594640号 テラヘルツ波光学素子 (2014)
  • 特許第5769255号 サーメット皮膜とそれを形成する噴射用粒子、サーメット皮膜形成方法、皮膜形成品 (2015)

所属学会

日本溶射協会, 日本金属学会

受賞履歴

  • Certificate of Merit (International Thermal Spray Conference 2008),日本溶射協会奨励賞(2008),Best Paper Awards (International Thermal Spray Conference 2007), Best Oral Presentation Awards (Asian Thermal Spray Conference 2006),Certificate of Merit (International Thermal Spray Conference 2006),Best Paper Awards (Science and Technology of Advanced Materials, 2001), ()
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第二期開発予定
第二期開発予定

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