シンクロトロン放射光による細束X線回折技術の破壊原因調査への適用

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10650099
• Research Institution: Musashi Institute of Technology
• Principal Investigator: 吉岡 靖夫 武蔵工業大学, 工学部, 教授 (40061501)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 秋田 貢一 東京都立大学, 大学院, 助手 (10231820) ; 持木 幸一 武蔵工業大学, 工学部, 助教授 (80107549)
• Keywords: シンクロトロン放射光 / 細束X線回折 / 疲労破壊 / X線フラクトグラフィ / 応力拡大係数 / 塑性変形 / デバイシェラー写真 / 副結晶

Research Abstract

X線回折技術を用いて破壊事故原因を調べるX線フラクトグラフィは既に実用化されており、特に疲労破壊時の応力拡大係数を推定することが可能である.しかし、繰り返し荷重に関係する応力拡大係数範囲ΔKを推定するのは残留応力や回折線半価幅の変化から求めることは困難で、これの解決が課題の一つであった.
本研究ではX線源として高エネルギー加速器研究機構のシンクロトロン放射光を用い、単色化した約200pmの細束X線ビームを発生させ、低炭素鋼焼きなまし材の疲労破面およびその近傍の領域のデバイシェラー写真を撮影したところ、研究室のX線源による写真とは比較にならない位、分解能にすぐれた回折パターンが得られ、デバイシェラー環中に細かい斑点が多数観察された.この斑点は繰り返し荷重により副結晶が生成したことを示すものである.そうしてデバイシェラー環中の斑点の数の破面からの深さ方向の変化を測定することから、繰り返し荷重によって生成された塑性変形領域を推定することが出来た.これより応力拡大係数範囲ΔKを推定することが可能となり、X線フラクトグラフィでの懸案の一つが解決された.
今後の課題は、焼き入れ焼き戻しを行った鋼や非鉄金属で同じような推定が可能か否かを調べることで、これらの材料でも可能であれば、X線フラクトグラフィの応用範囲がさらに拡がることが予想される.