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超細粒材料の原子間力顕微鏡および結晶方位解析によるナノスケール疲労損傷機構の解明

Research Project

Project/Area Number 15760057
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

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

Principal Investigator

木村 英彦  名古屋大学, 工学研究科, 助手 (60345923)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 田中 啓介  名古屋大学, 工学研究科, 教授 (80026244)
秋庭 義明  名古屋大学, 工学研究科, 助教授 (00212431)
Project Period (FY) 2003 – 2004
Project Status Completed (Fiscal Year 2004)
Budget Amount *help
¥3,700,000 (Direct Cost: ¥3,700,000)
Fiscal Year 2004: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2003: ¥2,700,000 (Direct Cost: ¥2,700,000)
Keywords超細粒鋼 / 疲労き裂伝ぱ / ナノスケール観察 / 結晶方位解析 / 微視組織 / EBSD / 原子間力顕微鏡 / 疲労 / き裂伝ぱ / 結晶方位 / EBSP / AFM
Research Abstract

(1)昨年度に行った超細粒鉄鋼材料(Ultrafine材)および比較的粗大な比較材(Medium材)における疲労き裂発生挙動の解明に引き続き,本年度は疲労き裂の伝ぱ挙動を解明した.Ultrafine材では,結晶粒径が小さいほどき裂伝ぱ抵抗が低くなるという従来の知見と異なり,Medium材や粗粒材よりも疲労き裂伝ぱ抵抗が大きくなる優れた特性を見出した.
(2)Ultrafine材における優れた疲労き裂伝ぱ抵抗は,破面粗さ誘起のき裂閉口が原因であることを解明した.
(3)結晶粒径が小さいにも関わらず破面粗さが増加する要因は,粒界および粒内における分岐が主要因であることが解った.
(4)EBSD法による結晶方位解析に基づいて,き裂先端の応力特異場における活動すべり系を計算する「すべり因子」の概念を導入し,計算結果が実際の活動すべり系と良く一致することを示した.これにより,き裂先端微小領域で結晶方位を考慮したすべり挙動評価が可能となった.
(5)粒界分岐き裂は結晶方位が大きく異なり,かつすべり方向が不連続な結晶粒間の粒界で発生する向が強いことがわかった.
(6)粒内分岐き裂は{110}方位を有する結晶粒内で優先的に発生し,この方位ではすべり因子が最大の活動すべり系が同時に22個存在するため,非常にすべり変形が起こりやすいことがわかった.疲労き裂が結晶粒界に近づくにつれ粒界阻止効果により転位が堆積し,き裂先端と粒界の問にすべりが起こりにくい領域が形成され伝ぱ速度が低下する.疲労負荷の増加に伴い,き裂先端で最も活動的なすべり系のひとつが再駆動して,すべり変形が起こりにくい領域を避けるように分岐すると考えられる.
(7)中性子回折測定の結果,Ultrafine材は粒内分岐を引き起こす結晶方位が優先的に存在するため,破面粗さ誘起のき裂閉口が増加して疲労き裂伝ぱ抵抗に優れると結論づけられる.

Report

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

    (10 results)

All 2005 2004 Other

All Journal Article (6 results) Publications (4 results)

  • [Journal Article] Measurement of Stress Distribution Near Fatigue Crack in Ultra-Fine Grained Steel by Synchrotron Radiation2005

    • Author(s)
      Hidehiko Kimura
    • Journal Title

      Materials Science Forum 490-491

      Pages: 118-123

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] 超細粒鋼の疲労き裂伝ぱにおよぼす微視構造の影響2005

    • Author(s)
      木村英彦
    • Journal Title

      日本機械学会M&M信州スプリングシンポジウム講演論文集 1

      Pages: 71-74

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Fatigue Crack Initiation Behavior in Ultrafine-Grained Steel by AFM and EBSP2004

    • Author(s)
      Hidehiko Kimura
    • Journal Title

      JSME International Journal, Series A 47-3

      Pages: 331-340

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] EBSD法による超細粒鋼における疲労き裂伝ぱ特性の微視的検討2004

    • Author(s)
      木村英彦
    • Journal Title

      日本材料学会第27回疲労シンポジウム講演論文集 1

      Pages: 36-39

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] EBSP法によるステンレス鋼のマイクロ定量損傷評価2004

    • Author(s)
      木村英彦
    • Journal Title

      第48回日本学術会議材料研究連合講演会講演論文集 1

      Pages: 229-230

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] EBSP法による超細粒鋼(SUF鋼)の疲労き裂伝ぱにおける微視構造の影響に関する検討2004

    • Author(s)
      木村英彦
    • Journal Title

      日本機械学会2004年度年次大会講演論文集 1

      Pages: 175-176

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Publications] 木村 英彦: "超細粒鋼(SUF鋼)の疲労き裂伝ぱにおよぼす結晶方位および組織の影響"日本機械学会2003年度年次大会講演論文集. 1. 117-118 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] Hidehiko Kimura: "Investigation of Fatigue Crack Propagation Behavior in Ultrafine-Grained Steel by AFM and EBSP"Proceedings of Advanced Technology in Experimental Mechanics. WS0460 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] Hidehiko Kimura: "Microstructural Effects on Initiation and Propagation of small Fatigue Cracks in Ultrafine-Grained Steel"Abstructs of 2nd International ASTM/ESIS Symposium on Fatigue and Fracture. 39-39 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] Hidehiko Kimura: "Fatigue Crack Propagation Behavior in TiNi Shape Memory Alloys"Transaction of the Materials Research Society of Japan. 28. 655-658 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report

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

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