ECCI法を用いた表面観察による転位構造解析とその疲労損傷評価への応用

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15360372
• Research Institution: Osaka City University
• Principal Investigator: 橋本 敏 大阪市立大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50127122)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): VINOGRADOV Alexei 大阪市立大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (10283102) ; 兼子 佳久 大阪市立大学, 大学院・工学研究科, 講師 (40283098)
• Keywords: ECCI / 金属疲労 / 転位構造 / 非破壊的観察 / 固執すべり帯 / 疲労き裂伝ぱ

Research Abstract

ステンレス鋼および銅多結晶を用いて疲労試験を行い,Electron Channeling Contrast Imaging(ECCI)法を用いて転位構造観察を行った.ECCI法は表面近傍に存在する転位構造を非破壊的に,広範囲に観察することができるという特徴がある.まず,焼鈍したステンレス鋼の平滑試験片の表面をEBSDで測定し,個々の結晶粒の方位をあらかじめ解析した.それらの試験片に疲労負荷を寿命の約半分まで与え,表面をECCI観察した.各結晶で観察された転位構造は固執すべり帯+ベイン構造,ベインのみ,特徴なしの3種類に分類できた.固執すべり帯の形成にはシュミット因子はあまり関係なく,どちらかというと結晶粒の大きさに依存した.観察後の試験片にさらに疲労変形を与えると固執すべり帯がECCIで観察された結晶から疲労き裂が発生した.したがって,ECCI法を用いると疲労き裂の発生箇所が予知できることになる.次に銅多結晶試験片を用いてき裂伝ぱ試験をおこない,任意の繰返し数で疲労試験を中断しそのき裂先端近傍の転位構造のECCI観察を行った.き裂面のごく近傍はどのようなき裂でも細かい転位セル組織が発達していた.その周辺の組織は疲労き裂の形態に依存していた.ステージI型き裂ではき裂は固執すべり帯もしくはそれから発達したセル構造に沿ってき裂が進展していた.ステージII型き裂ではき裂周辺に広範囲にわたりセル構造が存在し,微視的にはき裂はランダムな方向に進展していた.したがって,疲労き裂の進展過程とその周辺の転位構造には密接な関連があることが判明した.

Research Products

• [Publications] Y.Kaneko, S.Hashimoto: "Observation of Dislocation Structure of Fatigued Metallic Materials by Scanning Electron Microscopy"JEOL News. Vol.38, No.1. 20-23 (2003)
• [Publications] A.Vinogradov, A.Washikita, K.Kitagawa, V.I.Kopylov: "Fatigue Life of Fine-Grain Al-Mg-Sc Alloys Produced by Equal-Channel Angular Pressing"Materials Science & Engineering. A349. 318-326 (2003)
• [Publications] A.Vinogradov, S.Hashimoto, V.I.Kopylov: "Enhanced Strength and Fatigue Life of Ultra-Fine Grain Fe-36Ni Invar Alloy"Materials Science & Engineering. A355. 277-285 (2003)
• [Publications] A.Vinogradov, S.Hashimoto: "Fatigue of Severely Deformed Metals"Advanced Engineering Materials. Vol.5, No.5. 351-358 (2003)
• [Publications] A.Vinogradov, S.Hashimoto: "Fatigue Properties of Severely Deformed Materials"Metals. N1. 51-62 (2004)