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金属ガラスの破壊と疲労のマクロ特性の解明と寿命予測

研究課題

研究課題/領域番号 15074215
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関神戸大学

研究代表者

冨田 佳宏  神戸大学, 工学研究科, 教授 (10031147)

研究分担者 中井 善一  神戸大学, 工学研究科, 教授 (90155656)
長谷部 忠司  神戸大学, 工学研究科, 准教授 (20237994)
屋代 如月  神戸大学, 工学研究科, 准教授 (50311775)
徳田 正孝  三重大学, 工学部, 教授 (90023233)
研究期間 (年度) 2003 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
31,600千円 (直接経費: 31,600千円)
2007年度: 3,900千円 (直接経費: 3,900千円)
2006年度: 7,100千円 (直接経費: 7,100千円)
2005年度: 7,800千円 (直接経費: 7,800千円)
2004年度: 7,700千円 (直接経費: 7,700千円)
2003年度: 5,100千円 (直接経費: 5,100千円)
キーワード金属ガラス / 変形・破壊 / 疲労強度 / き裂 / モデリング / インデンテーション
研究概要

本研究では,一般熱力学的負荷条件下の金属ガラスの超塑性,変形・破壊の実験的検討とその評価,比例・非比例ひずみ履歴を伴う高ひずみ速度負荷試験による実験的検討と構成式の定式化,電子顕微鏡(SEM)・原子間力顕微鏡(AFM)・ナノインデンテーション法による金属ガラスの破壊機構の観察と局所領域の応力および強度の評価を行う.平成19年度は金属ガラスの環境強度について検討した. 3.5%食塩水中・室温において,一定試験力のもとで疲労き裂伝ぱ試験を行った結果,水溶液に浸漬した直後には過渡的なき裂伝ぱ挙動が観察されたが,定常状態においては,時間基準のき裂伝ぱ速度da/Dnは,応力拡大係数Kこよらずほぼ一定となった.3.5%食塩水中・室温において,繰返し試験力を負荷してき裂伝ぱ試験を行った結果,繰返し速度および応力比によらず,時間基準のき裂伝ぱ速度心da/dtが,最大応力拡大係数K_<max>によって規定されており,その関係は,前述の一定試験力におけるda/dt-K関係とほぽ一致していた.また, 0.05%, 0.01%食塩水中においてもき裂伝ぱ挙動を調べた結果,いずれの食塩濃度においても,1サイクル当たりのき裂伝ぱ速度da/Dnは大気中よりも大きく加速したが,超純水中におけるda/Dn-ΔKは大気中とほぼ一致していた.また,食塩水中の繰返し試験力下の破面形態は,一定試験力下の破面形態と同様であったが,超純水中の破面は,大気中における破面と同様であった.また,環境強度と直接結びつくものではないが,分子動力学による検討では,原子弾性剛性係数Bij^αの正値性(局所格子不安定性)により,構造のないアモルファスに欠陥の中の欠陥というべき不安定原子が存在すること,0.2%ひずみ以降,不安定原子が増加しており,塑性変形の担い手として新たな欠陥が導入されていること,などを明らかにした.

報告書

(5件)
  • 2007 実績報告書
  • 2006 実績報告書
  • 2005 実績報告書
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 研究成果

    (42件)

すべて 2008 2007 2006 2005 2004 その他

すべて 雑誌論文 (31件) (うち査読あり 12件) 学会発表 (4件) 備考 (1件) 文献書誌 (6件)

  • [雑誌論文] Influence of thermoplastic deformation on mechanical properties of Zr-based bulk metallic glasses at room temperature2008

    • 著者名/発表者名
      T. Yoshikawa
    • 雑誌名

      International Journal of Mechanical Sciences (inprinting) 未定

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 小均一系の大域的・局所的安定性:ナノ多結晶体とアモルファス金属の局所格子不安定性解析2007

    • 著者名/発表者名
      屋代如丹
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集A編 第73巻・第726

      ページ: 216-223

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Zr基バルク金属ガラスにおける疲労き裂伝ぱに及ぼす応力比および繰返し速度の影響2007

    • 著者名/発表者名
      中井善一
    • 雑誌名

      材料 第56巻・第3号

      ページ: 229-235

    • NAID

      130002085950

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [雑誌論文] Notched Fatigue of Zr-based Bulk Metallic Glass2007

    • 著者名/発表者名
      Y. Nakai
    • 雑誌名

      Key Engineering Materials Vol.345-346

      ページ: 259-262

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fatigue Crack Initiatio and Small-Crack Propagation in Zr-Based BulkMetallic Glass2007

    • 著者名/発表者名
      Y. Nakai
    • 雑誌名

      Materials Transactions Vol.48-No.7

      ページ: 1770-1773

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Environment Assisted Cracking of Zr-based Bulk Metallic Glass2007

    • 著者名/発表者名
      Y. Nakai
    • 雑誌名

      Materials Science Forum Vol.561-565

      ページ: 1279-1282

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mechanisms and Mechanics of Fatigue Crack Propagation in Zr-Based Bulk Metallic Glass2007

    • 著者名/発表者名
      Y. Nakai
    • 雑誌名

      Key Engineering Materials Vol.378-379

      ページ: 317-328

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect on mechanical properties of Zr55Cu30A110Ni5 bulk metallic glass by thermoplastic deformation2007

    • 著者名/発表者名
      T. Yoshikawa
    • 雑誌名

      Jounal of the Society of Materials Science, Japan Vol.56・No.2

      ページ: 171-177

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermoplastic deformation and mechanical properties of Zr-based bulk metallicglasses2007

    • 著者名/発表者名
      T. Yoshikawa
    • 雑誌名

      Materials Transactions Vol.48・No.7

      ページ: 1838-1841

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mechanical properties of bulk glassy metal after deformation under high temperature conditions2007

    • 著者名/発表者名
      T. Yoshikawa
    • 雑誌名

      Key Engineering Materials Vol.340-341

      ページ: 113-118

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Notched Fatigue of Zr-based Bulk Metallic Glass2007

    • 著者名/発表者名
      Y. Nakai
    • 雑誌名

      Proceeding of The Mechanical Behavior of Materials X (CD-ROM)

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Environment Assisted Cracking of Zr-based Bulk Metallic Glass2007

    • 著者名/発表者名
      Y. Nakai
    • 雑誌名

      Proceeding of Sixth Pacific Rim International Conference on Advanced Materials and Processing (CD-ROM)

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 不均一系の大域・局所的安定性 : 外部境界条件に関する局所格子不安定性解析2007

    • 著者名/発表者名
      屋代 如月
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集A編 73巻・725号

      ページ: 66-72

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Global vs. Local Stability of Polycrystalline and Amorphous metals : Molecular Dynamics Study2007

    • 著者名/発表者名
      Kisaragi Yashiro
    • 雑誌名

      Key Engineering Materials Vol. 340-341

      ページ: 991-996

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Zr_<55>Cu_<30>Al_<10>Ni_5バルク金属ガラスの熱間塑性変形による強度特性の変化2007

    • 著者名/発表者名
      吉川 高正
    • 雑誌名

      材料 56巻・2号

      ページ: 171-177

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Zr基バルク金属ガラスにおける疲労き裂伝ばに及ぼす応力比および繰返し速度の影響2007

    • 著者名/発表者名
      中井 善一
    • 雑誌名

      材料 56巻・3号(未定)(Accepted)

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Fatigue Crack Initiation and Small-Crack Propagation in Zr-Based Bulk Metallic Glass2007

    • 著者名/発表者名
      Yoshikazu Nakai
    • 雑誌名

      Materials Transaction (未定) (Accepted)

    • NAID

      130004453667

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Deformation Analysis of Amorphous Metals Based on Atomic Elastic Stiffness Coefficients2006

    • 著者名/発表者名
      Kisaragi Yashiro
    • 雑誌名

      Modelling and Simulation in Materials Science and Engineering 14

      ページ: 597-605

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Numerical Evaluation of Micro- to Macroscopic Mechanical Behavior of Carbon-Black-Filled Rubber2006

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiro Tomita
    • 雑誌名

      International Journal of Mechanical Sciences 48・2

      ページ: 108-116

    • NAID

      120000941827

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Ab-Initio Lattice Instability Analysis on Ni and Ni3Al Single Crystals2006

    • 著者名/発表者名
      Kisaragi Yashiro
    • 雑誌名

      JSME International Journal 49・1

      ページ: 100-106

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Computational Characterization of Micro- to Mesoscopic Deformation Behavior of Semicrystalline Polymer2005

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiro Tomita
    • 雑誌名

      International Journal of Mechanical Sciences 47・4/5

      ページ: 687-700

    • NAID

      120000941543

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] 引張変形下のアモルファス金属における局所格子不安定性:分子動力学による検討2005

    • 著者名/発表者名
      屋代 如月
    • 雑誌名

      材料 54・10

      ページ: 1053-1059

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Zr基バルク金属ガラスの疲労2005

    • 著者名/発表者名
      中井善一
    • 雑誌名

      日本材料学会第54期学術講演会講演論文集

      ページ: 243-244

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Molecular dynamics simulation of nanoindentation on folded chain crystal of polyethylene2005

    • 著者名/発表者名
      Kisaragi Yashiro
    • 雑誌名

      Key Engineering Materials 298/300

      ページ: 2247-2252

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Micro- to Macroscopic Deformation Behavior of Carbon Black-filled Rubber under Monotonic and Cyclic Straining2004

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiro Tomita
    • 雑誌名

      Proceedings of CIMTEC

      ページ: 121-131

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Numerical Evaluation of Micro- to Macroscopic Mechanical Behavior of Carbon Black-filled Rubber2004

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiro Tomita
    • 雑誌名

      Key Engineering Materials(AEPA'04)(Edited by W.P.Shen, J.Q.Xu) 274-276

      ページ: 19-24

    • NAID

      120000941827

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Computational Evaluation of Micro- toMmacroscopic Deformation Behavior of Amorphous Polymer with Slightly Heterodeneous Distribution of Initial Shear Strength2004

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiro Tomita
    • 雑誌名

      IUTAM Symposium on Mesoscopic Dynamics in Fracture Process and Strength of Materials.(Edited by H.Kitagawa, Y.Shibutani)

      ページ: 245-254

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Ni基超合金γ/γ'界面における刃状転位とらせん転位挙動の違い:分子動力学による検討2004

    • 著者名/発表者名
      屋代如月
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集 70-693A

      ページ: 690-695

    • NAID

      110004998745

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] ab initio study on the lattice instability of silicon and aluminum under [001] tension2004

    • 著者名/発表者名
      Kisaragi Yashiro
    • 雑誌名

      Computational Materials Science 49-4

      ページ: 397-406

    • NAID

      120000942414

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Field Theoretical Multiscale Polycrystal Plasticity2004

    • 著者名/発表者名
      Tadashi HASEBE
    • 雑誌名

      Trans.MRS-J 29-8

      ページ: 3619-3624

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 単軸引張下のナノ多結晶体およびアモルファス金属の不安定挙動:局所格子不安定解析

    • 著者名/発表者名
      屋代如月
    • 雑誌名

      材料 第57巻・第2号

      ページ: 112-118

    • NAID

      130002085734

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Local Lattice Instability Analysis on Nano-polycrystalline and Amorphous Metals: Deformation Limit of Weak Area2007

    • 著者名/発表者名
      K. Yashiro
    • 学会等名
      Third Asian-Pacific Congress on Computational Mechanics (APCOM'07)
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2007-12-03
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Local Lattice Instability Analysis on Deformation Localization in Amorphous Metal Sheet under Tension2007

    • 著者名/発表者名
      M. Nishimura
    • 学会等名
      Third Asian-Pacific Congress on Computational Mechanics (APCOM'07)
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2007-12-03
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Environment Assisted Cracking of Zr-based Bulk Metallic Glass2007

    • 著者名/発表者名
      Y. Nakai
    • 学会等名
      Sixth Pacific Rim International Conference on Advanced Materials and Processing ( PRICM-6)
    • 発表場所
      韓国(Jeju Island)
    • 年月日
      2007-11-08
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Notched Fatigue of Zr-based Bulk Metallic Glass2007

    • 著者名/発表者名
      Y. Nakai
    • 学会等名
      The 10th International Conference on Mechanical Behavior of Materials (ICM-10)
    • 発表場所
      韓国(Busan)
    • 年月日
      2007-05-28
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://solid.mech.kobe-u.ac.jp/index-j.html

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Tomita, K.Higa: "Multiscale Characterization of Deformation Behavior of Particlate- Reinforced Metal-Matrix Composite"Computational Mechanics of Solid Materials at Large Strains, Proc.IUTAM Symposium. 259-268 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Tomita, M.Uchida: "Computational Evaluation of Micro- to Mmacroscopic Deformation Behavior of Amorphous Polymer with Slightly Heterodeneous Distribution of Initial Shear Strength"IUTAM Symposium on Mesoscopic Dynamics in Fracture Process and Strength of Materials. Edited by H.Kitagawa and Y.Shibutani. 未定. (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 中井善一, 前田康祐: "α黄銅の繰返しせん断応力下における疲労すべり帯の成長とき裂発生のAFMによる観察"材料. 52・6. 625-630 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 屋代如月, 伊藤智啓, 冨田佳宏: "単軸引張下の非品性ポリマー内部における分子鎖配向とからみ点形成の分子動力学解析"材料. 53・1. 114-119 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] K.Yashiro, T.Ito, Y.Tomita: "Molecular Dynamics Simulation on Deformation Behavior in Amorphous Polymer : Nucleation of Chain Entanglements and Network Structure under Uniaxial Tension"International Journal of Mechanical Sciences. 未定. (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 徳田正孝, 稲葉忠司, 倉掛暁, 生島誠司, 陳陽: "超塑性材料の多軸変形挙動と構成方程式"材料. 52・10. 1186-1191 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書

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公開日: 2003-04-01   更新日: 2018-03-28  

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