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Ultra-high cycle fatigue strength of hierarchical anisotropic nanostructured alloys by precision structural analysis

Research Project

Project/Area Number 22K03828
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 18010:Mechanics of materials and materials-related
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

陳 強  九州大学, 工学研究院, 教授 (30264451)

Project Period (FY) 2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywords疲労 / 階層異方性 / 高サイクル / 精密構造解析 / マグネシウム合金 / 合金
Outline of Research at the Start

本研究では,Mg-Gd-Y-Zn-Mn系合金の超高サイクルにおける疲労損傷の素過程,すなわち1~数結晶粒程度の微小き裂の発生と伝ぱに着目し,疲労破壊のメカニズムに及ぼす階層異方性ナノ構造の影響,特に第二相であるラメラ状長周期積層構造相やキンク変形,柱面ナノサイズ析出物の影響を精密構造解析により解明する.

Outline of Annual Research Achievements

長周期積層構造(LPSO相)ラメラ組織と緻密なナノ析出物を含む階層的異方性ナノ構造を有するMg-RE合金を用いて超高サイクル疲労試験を行い,繰り返し塑性変形に伴うき裂先端及びその近傍に発達する微視組織(転位,疲労誘起酸化膜,LPSOラメラ相,β共晶ナノ析出相,粒界,界面等)を超高分解能走査透過電子顕微鏡(STEM/HAADF)により観察・計測することに成功し,本合金の疲労き裂発生および初期伝ぱに及ぼす階層異方性ナノ構造組織の影響を実験的に明かにした。すなわち,微小き裂はLPSOラメラから離れた柔らかいα-Mgナノマトリックスから固執すべり帯(PSB)が形成し,ゆえにその表面から酸化変態=マグネシウム酸化膜(MgO層)が生じる。しかし,この疲労誘起酸化物が転位の運動によって発達し,ある厚さに達すると更なる転位運動の妨げとして働く。その結果,マイクロクラックの発生を引き起こす。つまり、新たな疲労き裂発生メカニズムの存在が示唆される。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

実験は計画通りに進捗しており、研究成果として国際ジャーナルに論文2編を掲載することができた。

Strategy for Future Research Activity

研究は順調に進行しており、当初計画通りに研究を進める。

Report

(2 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • Research Products

    (5 results)

All 2023 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results)

  • [Int'l Joint Research] Chinese Academy of Sciences/Chengdu University/Sichuan University(中国)

    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Int'l Joint Research] University of Oxford(英国)

    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Journal Article] Fatigue-induced oxidation assisting microcrack nucleation in Mg-RE alloy under ultrasonic fatigue2023

    • Author(s)
      Chen Yao、Shuai Qi、Wu Yujuan、Peng Liming、Shao Xiaohong、Liu Fulin、He Chao、Li Lang、Liu Yongjie、Wang Qingyuan、Xie Shaoxiong、Chen Qiang
    • Journal Title

      Scripta Materialia

      Volume: 236 Pages: 115643-115643

    • DOI

      10.1016/j.scriptamat.2023.115643

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Oxide nodule assisting fatigue crack initiation in hierarchical anisotropic nanostructured Mg-RE alloy2023

    • Author(s)
      Chen Yao、Shuai Qi、Wu Yujuan、Peng Liming、Shao Xiaohong、Liu Fulin、He Chao、Li Lang、Liu Yongjie、Wang Qingyuan、Xie Shaoxiong、Chen Qiang
    • Journal Title

      International Journal of Fatigue

      Volume: 175 Pages: 107820-107820

    • DOI

      10.1016/j.ijfatigue.2023.107820

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Microstructural evolution and oxidation in α/β titanium alloy under fretting fatigue loading2023

    • Author(s)
      Liu Hanqing、Shao Xiaohong、Tan Kai、Teng Zhenjie、Du Yaohan、Li Lang、Wang Qingyuan、Chen Qiang
    • Journal Title

      Friction

      Volume: 11 Issue: 10 Pages: 1906-1921

    • DOI

      10.1007/s40544-022-0729-z

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2022-04-19   Modified: 2024-12-25  

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