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バルク金属ガラスにおける超高疲労限度・高破壊靱性特性の把握とそのメカニズムの検討

Research Project

Project/Area Number 18029023
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionUbe National College of Technology

Principal Investigator

藤田 和孝  Ube National College of Technology, 機械工学科, 教授 (10156862)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 吉田 政司  独立行政法人国立高等専門学校機構宇部工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (10370024)
徳永 仁夫  独立行政法人国立高等専門学校機構宇部工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (70435460)
幡中 憲治  独立行政法人国立高等専門学校機構宇部工業高等専門学校, 校長 (60026193)
Project Period (FY) 2006 – 2007
Project Status Completed (Fiscal Year 2007)
Budget Amount *help
¥6,300,000 (Direct Cost: ¥6,300,000)
Fiscal Year 2007: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000)
Fiscal Year 2006: ¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000)
Keywordsバルク金属ガラス / アモルファス / 疲労 / 疲労き裂 / せん断帯 / 破壊靭性 / 破壊力学 / フラクトグラフィ
Research Abstract

CuHfTiやCuZrTiバルク金属ガラス(BMG){それぞれCu_<60>Hf_<25>Ti_<15>,Cu_<60>Zr_<30>Ti_<10>}よりも,ガラス形成能に優れたCuZrAgAl BMG{Cu_<36>Zr_<48>Ag_8Al_8}について,疲労試験を実施した.その結果,疲労限度(σw)は1030MPa,耐久比は0.56を示し,これらはCuZrTiやCuHfTi BMGよりも高い値を示した(CuZrTi;980MPa,0.49,CuHfTi;870MPa,0.41).また,CuZrAgAl BMGを用いて,直径を従来の約0.8mmかち約4mmと大きくした試験片を用いてσwを求めたところ,σwは約43%低い590MPaを示し,寸法効果が見られた.Zr_<50>Cu_<30>Ni_<10>Al_<10>BMGを用いて,陽電子消滅法により応力の繰返しに伴うフリーボリューム(FV)の変化を測定した.BMGの疲労過程では一般にFVが減少し靭性が低下したと見られているが,FVはむしろ増加する傾向を示した.今後,追試を行い確認する必要がある.破壊靭性試験は,未だ平面ひずみ破壊靭性(K_<IC>)が求められていないCu-Zr基BMGにおいて,やはりガラス形成能の高いCuZrAgAl BMGを用いて実施するとともに,ZrCuAl BMGにおいて共晶から亜共晶側に組成を振ったBMG)を用いて実施した.CuZrAgAl BMGのK_<IC>は17MPa・m^(1/2)を示した.共晶組成のZr_<50>Cu_<40>Al_<10>から亜共晶側へ組成を振ったZr_<55>Cu_<35>Al_<10>,Zr_<60>Cu_<30>Al_<10>BMGではK_<IC>は,大幅に上昇する傾向を示すとともに,ばらつきが小さくなり,さらにガラス遷移温度直下での緩和後も低下が少なかった.これはクラスター間のZr-Zr結合が増えることに起因していると考えられる。

Report

(2 results)
  • 2007 Annual Research Report
  • 2006 Annual Research Report
  • Research Products

    (18 results)

All 2008 2007 2006

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (12 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Ultrahigh Fatigue Strength in Ti-based Bulk Metallic Glass2008

    • Author(s)
      Kazutaka Fujita
    • Journal Title

      Reviews on Advanced Materials Science (掲載確定)

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  • [Journal Article] バルク金属ガラスの破壊靭性と試験片表面におけるせん断帯長さ,き裂開口変位およびストレッチゾーン幅の関係2008

    • Author(s)
      吉田展之
    • Journal Title

      日本金属学会誌 72

      Pages: 305-310

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      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Zr-Cu-Alバルク金属ガラスの破壊靭性に及ぼすZr濃度および熱処理の影響2007

    • Author(s)
      吉田展之
    • Journal Title

      日本金属学会誌 71

      Pages: 730-735

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effects of Loading Rates, Notch Root Radius and Specimen Thickness on Fracture Toughness in Bulk Metallic Glasses2007

    • Author(s)
      Kazutaka FUJITA, Akinori Okamoto, Nobuyuki Nishiyama, Yoshihiko Yokoyama, Hisamichi Kimura, Akihisa Inoue
    • Journal Title

      Journal of Alloys and Compounds Vol.434-435

      Pages: 22-27

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      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Ti基およびCu基ナノ結晶分散型バルク金属ガラスの疲労強度2006

    • Author(s)
      藤田和孝, 橋本哲郎, 張 偉, 西山信行, 馬 朝利, 木村久道, 井上明久
    • Journal Title

      日本金属学会誌 70巻,10号

      Pages: 816-823

    • NAID

      10018310722

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      横山嘉彦
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      日本金属学会2007年度春期大会
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      武蔵工業大学世田谷キャンパス
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      徳永仁夫
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      日本金属学会2007年度春期大会
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      武蔵工業大学世田谷キャンパス
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      2008-03-27
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      藤田和孝
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      日本金属学会2007年度春期大会
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      武蔵工業大学世田谷キャンパス
    • Year and Date
      2008-03-27
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      松尾大輔
    • Organizer
      日本金属学会2007年度春期大会
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      武蔵工業大学世田谷キャンパス
    • Year and Date
      2008-03-26
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  • [Presentation] Cu-Zr-Ag-Alバルク金属ガラスの破壊靭性2008

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      坂本有卯機
    • Organizer
      日本金属学会2007年度春期大会
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      武蔵工業大学世田谷キャンパス
    • Year and Date
      2008-03-26
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      武蔵工業大学世田谷キャンパス
    • Year and Date
      2008-03-26
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  • [Presentation] EFFECT OF COMPOSITION AND HEAT TREATMENT ON FRACTURE TOUGHNESS IN ZR-CU-AL BULK METALLIC GLASS2007

    • Author(s)
      Kazutaka Fujita
    • Organizer
      6th Pacific Rim International Conference on Advanced Materials and Processing
    • Place of Presentation
      ICC, Jeju, Korea
    • Year and Date
      2007-11-05
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] バルク金属ガラスにおける超高疲労限度と高破壊靭性2007

    • Author(s)
      藤田和孝
    • Organizer
      (独)科学技術振興機構(JST)戦略的創造研究推進事業・発展研究(SORST) 21世紀型新材料「金属ガラス」シンポジウム
    • Place of Presentation
      日本科学未来館(東京,お台場)
    • Year and Date
      2007-09-22
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] バルク金属ガラスの破壊靭性と試験片表面におけるせん断帯長さ,き裂開口変位およびストレッチゾーン幅の関係2007

    • Author(s)
      吉田展之
    • Organizer
      日本金属学会2007年度秋期大会
    • Place of Presentation
      岐阜大学工学部
    • Year and Date
      2007-09-19
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  • [Presentation] 圧子圧入法によるFe基バルク金属ガラスの破壊靭性評価2007

    • Author(s)
      徳永仁夫
    • Organizer
      日本金属学会2007年度秋期大会
    • Place of Presentation
      岐阜大学工学部
    • Year and Date
      2007-09-19
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Fatigue Strength in Co- and Fe-based High Strength Bulk Metallic Classes2007

    • Author(s)
      Kazutaka Fujita
    • Organizer
      14th Interenational Symposium on Metastable and Nano Materials
    • Place of Presentation
      Corfu, Greece
    • Year and Date
      2007-08-26
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Co基,Fe基バルク金属ガラスの疲労特性2007

    • Author(s)
      藤田和孝
    • Organizer
      粉体粉末冶金協会2007年度春期大会
    • Place of Presentation
      早稲田大学国際会議場
    • Year and Date
      2007-06-05
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      2007 Annual Research Report
  • [Book] エレクトロニクス用途におけるガラスの超精密加工[技術全集]2008

    • Author(s)
      松村 隆
    • Total Pages
      552
    • Publisher
      技術情報協会
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      2007 Annual Research Report

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Published: 2006-04-01   Modified: 2018-03-28  

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