微小部X線応力測定に基づく金属基複合材料の疲労損傷検出システムの開発

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10555028
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 秋庭 義明 名古屋大学, 工学研究科, 助教授 (00212431)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 片山 忠二 株式会社 マックサイエンス, 研究員 ; 田中 拓 名古屋大学, 難処理人工物研究センター, 講師 (80236629) ; 田中 啓介 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (80026244) ; 安達 修平 ヤマハ発動機株式会社, 技術本部・研究員
• Keywords: 金属基複合材料 / 疲労 / き裂発生 / X線応力測定 / 残留応力 / 破壊力学 / メゾメカニックス

Research Abstract

1.X線の侵入深さよりも複合材料の構成相の粒径が小さい材料(ZrO_2/Al_2O_3およびSiC/Al_2O_3)に対して,X線法によって測定される複合材料の相応力と,中性子法によって得られる値を比較した.両手法によって得られた値はほぼ等しく,X線による応力測定が十分な精度を有していることを明らかにした.
2.複合材料中の強化相の熱膨脹係数が,母相のそれに対して大きい場合には,強化相に引張残留応力が,母相に圧縮残留応力が生じる.強化材の残留応力は,強化材の体積含有率が高くなるほど引張に大きくなり,母相の圧縮残留応力は強化材の体積含有率とともにゼロに近づく.この傾向はマイクロメカニクスによる理論予測とよく一致した.
3.SiC粒子強化アルミニウム合金では,強化粒子が小さい場合には母材部のすべりによってき裂が発生するのに対して,粒径が大きい場合には粒子の割れから疲労き裂が発生した.
4.切欠き底から発生伝ぱする疲労き裂には,き裂閉口が重要な役割を果たし,き裂閉口を考慮した有効応力拡大形数範囲によって伝ぱ速度が支配されていることがわかった.切欠き材の疲労強度は;き裂閉口を考慮したき裂伝ぱ抵抗曲線法によって評価可能であることを示した.

Research Products

• [Publications] 秋庭 義明: "中性子回折法による複合材料の相応力測定"日本材料学会,第35回材料強度に関するシンポジウム講演論文集. 1-54 (1999)
• [Publications] 秋庭 義明: "SiC粒子強化アルミニウム合金の疲労き裂伝ぱ挙動に及ぼす粒子含有量の影響"日本複合材料学会誌. 25・5. 188-195 (1999)
• [Publications] 田中 啓介: "中性子法による応力測定の基本原理"日本材料学会,第130回X線材料強度部門委員会研究討論会講演論文集. 6-21 (1999)
• [Publications] 秋庭 義明: "SiC粒子強化アルミニウム合金切欠き材の疲労強度評価"日本機械学会東海支部,浜松地区講演会講演論文集. 993-2. 32-33 (1999)