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放射光高エネルギ白色X線による材料内部の残留応力分布の非破壊測定

Research Project

Project/Area Number 15656029
Research Category

Grant-in-Aid for Exploratory Research

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Materials/Mechanics of materials
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

田中 啓介  名古屋大学, 工学研究科, 教授 (80026244)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 秋庭 義明  名古屋大学, 工学研究科, 助教授 (00212431)
木村 英彦  名古屋大学, 工学研究科, 助手 (60345923)
広澤 一郎  (財)高輝度光科学研究センタ, 研究員
Project Period (FY) 2003 – 2004
Project Status Completed (Fiscal Year 2004)
Budget Amount *help
¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000)
Fiscal Year 2004: ¥1,600,000 (Direct Cost: ¥1,600,000)
Fiscal Year 2003: ¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000)
Keywords放射光 / 高エネルギーX線 / 残留応力 / 材料内部応力 / 遮熱コーティング / ひずみスキャンニング / アナライザー / 炭素鋼
Research Abstract

(1)高エネルギX線を使用し,遮熱コーティングのトップコート層およびボンドコート層の応力分布を非破壊で測定する手法を開発した.基材として2mm厚さのニッケル基合金ハステロイXを用い,NiCoCrAlYをプラズマ溶射により0.15mmのボンドコートし,その上に8wt%Y_2O_3を含むジルコニアを0.5mm被覆した試料について,透過法により残留応力分布を測定した.
(2)実験室X線により逐次電解研磨法で求めた応力分布と比較し,両者を複合した手法により、はく離応力を算出する手法を開発した.
(3)遮熱コーティング中のボンドコート層とジルコニアとの界面近傍のはく離応力が、高温での酸化によって増加することを実証し,かつ界面での酸化物の成長が割れの原因となることを示した.
(4)高エンルギX線を使用してひずみスキャンニング法で応力分布を求める場合,アナライザーを使用すると強度が落ちる.そこで,ダブルスリットにより強度を稼ぎ,計算で表面効果を補正する手法を開発した.この手法を用いて、ショットピーニングした鉄鋼材料の表面下の残留応力分布を測定することから,有効性を実証した.
(5)高エネルギ放射光を利用して,固体酸化物形燃料電池のユニットセルの燃料極および電解質の内部応力の非破壊測定を行った.室温から800℃までに熱サイクル受ける場合の内部応力のその場測定を行い,有限要素法による結果と比較した.また、使用中の還元および再酸化に伴う内部応力の挙動を把握することに成功した.
(6)以上の研究結果を総合的に検討し,高エネルギX線を利用した材料内部の応力測定法の今後の展開の可能性を提案し,そこでの問題点を明らかにした.

Report

(2 results)
  • 2004 Annual Research Report
  • 2003 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2005 2004 Other

All Journal Article (6 results) Publications (6 results)

  • [Journal Article] Spalling Stress in Oxidized Thermal Barrier Coating Evaluated by X-Ray Diffraction Method2005

    • Author(s)
      Kenji Suzuki
    • Journal Title

      Materials Science Forum 490-491

      Pages: 631-636

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    • Author(s)
      鈴木賢治
    • Journal Title

      日本機械学会論文集(A編) 70・693

      Pages: 724-730

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    • Author(s)
      Keisuke Tanaka
    • Journal Title

      JSME International Journal 47・3

      Pages: 252-263

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  • [Journal Article] Estimation of Spalling Stress in Thermal Barrier Coatings Using Hard Synchrotron X-Rays2004

    • Author(s)
      Kenji Suzuki
    • Journal Title

      JSME International Journal 47・3

      Pages: 318-323

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    • Author(s)
      田中 啓介
    • Journal Title

      日本機械学会 2004年度年次大会 講演論文集 04-1

      Pages: 255-256

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  • [Journal Article] 高エネルギ放射光を用いたひずみスキャンニング法による残留応力分布測定2004

    • Author(s)
      町屋修太郎
    • Journal Title

      日本材料学会 第39回X線材料強度に関するシンポジウム 講演論文集 39

      Pages: 98-103

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  • [Publications] Keisuke Tanaka: "Diffraction Measurements of Residual Micro and Macro Stresses"Proceedings of Advanced Technology, of Experimental Mechanics, ATEM03. PL3W0400 (2003)

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  • [Publications] Kenji Suzuki: "Application of High-Energy X-Rays to Stress Measurements of Thermal Barrier Coating"Texture and Microstructure. 35・3/4. 63-69 (2003)

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  • [Publications] 田中 啓介: "放射光による応力評価"材料. 52・12. 1435-1444 (2003)

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Published: 2003-04-01   Modified: 2016-04-21  

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