特任教員部門
研究室名
奥宮正洋特任教授研究室   
研究室スタッフ
研究室タイトル
組織・表界面制御に基づき材料機能を極限まで高めるプロセス開発
研究室概略
構造材料の物理的、化学的、機械的性質を極限まで高めるプロセス開発が研究テーマ、独創的なアイデアに基づくミクロ組織、表面構造制御あるいは異相界面制御を骨子とするプロセスにより、材料機能の飛躍的向上や創成を目指している。
主な研究テーマ
・活性化バレル窒化とプラズマ窒化によるアルミニウムの表面改質
・窒素·炭素を用いた鋼の表面硬化熱処理プロセス
・油焼入れにおける鋼の組織変態制御
・噴流電気めっきを用いた三次元形状創成
個別研究テーマ
  • プラズマN-クエンチによる鋼の表面硬化法

    奥宮 正洋

    2017年度 - 現在

     詳細

    Fe-N系において,窒素を固溶できるオーステナイト相が低温で存在することを利用して,低温における浸窒法の基礎検討を行った.

    成果:

    2025年度
    令和8年度中小企業政策推進事業費補助金(成長型中小企業等研究開発支援事業)日本,2025年度〜2027年度:次世代自動車部品製造に向けた環境調和と熱処理変形を抑制するプラズマ浸窒技術の開発(従たる研究等実施機関)

    2024年度
    プラズマ浸窒に使用するガス組成が形成皮膜に及ぼす影響について検討を行った.また,形成された皮膜中の化合物を同定するために,皮膜を傾斜化させて樹脂埋めして各部(表層から異なる位置)の構成化合物層について同定を行った.

    2023年度
    浸窒時間,窒素ー水素濃度割合,鋼材の炭素量が処理後の試料の表面窒素濃度,窒素濃度プロファイル,表面固さ,有効硬化層深さに及ぼす影響を明らかにした.またプラズマ浸窒焼入れ行った試料の耐摩耗性を評価し,表面固さ等が耐摩耗性に及ぼす絵今日を明らかとした.

    2022年度
    Fe-C系においては700℃ではオーステナイトは存在しないが,窒素の浸入によってオーステナイトが現出することによって,高速拡散が可能となる.これらの現象を用いて,炭素鋼および低合金鋼へプラズマを用いて窒素のみを浸入させた後に焼入れを行い,基材の表面硬さを向上させることに成功した.

  • 粉末活性化バレル法を用いたアルミニウム表面窒化における窒化層厚さと窒素濃度が窒化層純度に及ぼす影響

    奥宮 正洋

    2017年度 - 現在

     詳細

    本方法で形成させた窒化アルミニウム層の純度を向上させ,熱伝導性の良好な絶縁皮膜の形成を試みた.

    成果:

    2024年度
    処理条件(処理温度,処理時間,混合粉末濃度,揺動・回転運動速度・角度)等が窒化層深さに及ぼす影響について検討を行い,窒化物層深さの制御を試みた.

    2023年度
    アルミニウム粉末の窒化層深さの制御に成功した.窒化層深さは,処理温度,処理時間,粉末の粒径に影響を受けることを明らかにした.表面のみ窒化した試料は,中心部まで窒化した試料より圧粉体を作製する際の加圧力が小さくて良いことも明らかとした.

    2022年度
    バレル槽に投入する活性化粉末にAl-Mg粉末を用いると改質層のAlNの純度が向上した.ただし,窒化層の純度が向上すると基材との熱膨張係数の差が大きくなるため,窒化後の冷却中に改質層が剥離する問題が生じた.これについては,冷却速度を小さくして,拡散時間を設けることにより改質層の剥離を防止することに成功した.また、マスキングにより堆積層の形成を防止し、窒化後の表面粗さを改善した。

  • 浸窒焼入における形成層の形態制御

    奥宮 正洋

    2017年度 - 現在

     詳細

    高温のオーステナイト状態において窒素を浸入させた後に焼入を行う浸窒焼入法において,プロセスパラメータが現出する改質層の形態に及ぼす影響を調査した.

    成果:

    2024年度
    アンモニア濃度,処理時間および処理温度が浸窒層の形成に及ばす影響について検討を行った.各温度におけるボイドが形成される窒素濃度を明らかとした.

    2023年度
    表面硬化層中の残留オーステナイトが硬さ,疲労強度に及ぼす影響を調査し,疲労試験中に残留オーステナイト量が繰り返し応力により減少していることを明らかとした.

    2022年度
    浸窒焼入後の熱処理方法により改質層が変態する過程を明らかにした.浸窒焼入によって現出する層は窒素浸入と焼入によって形成される窒素マルテンサイトであることを明らかにした.また,浸窒とともに炭素が浸入するメカニズムについても検証を行った.

  • Carbonizationを用いたガス浸炭における二酸化炭素排出量の低減

    奥宮 正洋

    2024年度 - 現在

     詳細

    現在使用されているガス浸炭炉に大掛かりな改造を加えることなくCO2排出量を低減する方法を検討した.ガス浸炭のキャリアガスを生成する変成炉では,ガス変成後のスス発生を防止するために,出口でガスを急冷してガス間(CO,H2等)の反応を抑制している.この反応を逆に利用してガス浸炭炉の排ガス中に含まれるCOガスとH2ガスを反応させて固体のススとし,これを回収することによって炉からのCO2排出量を約1/2とする技術を開発した.

    成果:

    2025年度
    「Carbonization を用いたガス浸炭における CO2 排出量低減の高効率化」日本熱処理技術協会第99回講演大会にて発表(2025年5月)

    2025年度
    「Carbonizationを用いたガス浸炭におけるCO2排出量の低減」日本熱処理技術協会第99回講演大会にて発表(2025年5月)