Cu双結晶の疲労破壊のその場SEM-CEP観察による研究

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04650647
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: 北川 和夫 金沢大学, 工学部, 教授 (30019757)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 堀川 武 龍谷大学, 理工学部, 助教授 (30209291) ; 門前 亮一 金沢大学, 工学部, 助教授 (20166466)
• Keywords: Cu単結晶 / Cu双結晶 / 疲労き裂 / PSB / ECP / 予ひずみ / 粒界き裂 / 適合性

Research Abstract

金属材料の疲労破壊は、固執すべり帯(Persistent Slip Band:PSB)から発生することが多い。そこで本研究は、Cu単結晶を試料として、ECP(Electron Channelling Pattern)法を併用したSEMによる観察によって、PSBの発生と成長およびき裂の発生と伝播のプロセスについて検討し、次に、Cu双結晶を試料として隣接結晶へのき裂の伝播条件および粒界講造依存性を解明することを当面の目的としている。
本研究課題に関して得られた結果は以下のとおりである。
1.高純度Cu単結晶に、せん断ひずみで4%の引張の与ひずみを与えた後、±0.4%の引張ー圧縮の疲労試験を行なった。
1)与ひずみによってPSBの発生は著しく抑制された。その時発生したPSBは細く、その分布は均一であった。
2)与ひずみを与えることにより、き裂の発生と成長は著しく抑制された。その理由として、PSBが均一に分散することによって、応力とひずみの集中が避けられるからであると推察された。
3)引張試験において、ひずみの増加とともにECPは消衰したが、疲労試験においては蓄積ひずみが増加してもECPの消衰はわずかであった。これは、疲労過程において、結晶構造上の変化が少なかったことを意味している。
2.結晶粒界が応力軸に平行な〈123〉等軸双結晶の疲労試験を行なった。
1)疲労硬化挙動は粒界での適合性を反映していた。
2)粒界き裂の規模は適合性に強く依存した。
3)粒界き裂の発生は、疲労寿命に間接的影響をもたらすものと推察された。