2016 Fiscal Year Research-status Report
局所力学特性評価に基づく超長寿命領域の水素助長き裂進展機構の解明
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15K05686
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| Research Institution | Aoyama Gakuin University |
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Principal Investigator |
小川 武史 青山学院大学, 理工学部, 教授 (50167318)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
蓮沼 将太 青山学院大学, 理工学部, 助教 (50709764)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 構造・機能材料 / 材料強度 / 水素 / 超音波疲労 / インデンテーション法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年，地球温暖化の影響が一段と顕著になり，日本国内においても影響が出始めている．原因の一つである二酸化炭素の発生を抑制するために，水素と自然エネルギーの利用があげられる．しかし，水素は金属材料に浸入し，脆性破壊を誘発する物質であり，疲労破壊強度も低下させる．水素を原因とした疲労破壊は，風力発電の軸受でも問題となっている．したがって，水素が疲労強度を低下させる機構を解明しておくことが必要である．研究代表者は，局所力学特性評価の試験技術としてインデンテーション法に着目して評価法を開発してきた．本研究の目的は，この局所力学特性評価法を水素誘起破壊の機構解明に適用し，低炭素社会を実現するための実構造物および製品の開発を促進させ，安全な水素社会の実現を目指すものである．
平成27年度の研究では，超音波疲労試験機を種々の環境に適用できるように改修した．平成28年度の研究では，湿潤大気中の超高サイクル疲労き裂進展試験で水素の影響が発生したのでデータの拡充を行った．また，乾燥空気中の試験を行うために，乾燥空気供給装置を導入した．静的負荷装置を改造して0.02Hz，通常の疲労試験機によって20Hz，超音波疲労試験機によって20kHzの疲労き裂進展試験を行い，水素の影響について検討を進めた．また，インデンテーション試験方法をさらに高度化させた．走査型レーザー顕微鏡（SLM）を用いて圧痕観察を行い，圧痕深さから局所力学特性の評価を行った．寸法効果のメカニズムを解明するためにNi単結晶に付した圧痕のEBSD観察を行った．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
インデンテーション法の高度化については，検討が順調に進んだことから，平成27年度に論文投稿が完了したが，平成28年度に改良方法がわかった．局所力学特性を用いた解析法の研究として，平成29年度中にも論文投稿を予定している．アルミニウム合金のき裂進展特性に及ぼす水素の影響については，平成28年度中に学会発表を行った．平成28年度には，乾燥空気中の実験結果を加えて，実験結果がほぼ出そろった．平成29年度にはき裂進展機構の解明を行って学会発表を行うとともに，論文投稿を目指す．
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| Strategy for Future Research Activity |
アルミニウム合金の超音波疲労試験については，乾燥空気中の実験を加えて異なる材料の実験を行い，データの拡充を行っている．また，繰返し速度依存性を求めることが，現象解明に有用なことがわかったので，静試験機を改造した疲労試験機と，通常の油圧サーボ疲労試験機の実験も系統的に行った．軸受鋼の超高サイクル疲労に及ぼす水素の影響ついても検討した．破壊機構の検討にインデンテーション法を用いる．
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| Causes of Carryover |
平成28年度の実験に用いた試験片などの消耗品費の端数分が残額となった．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成29年度分として請求した助成金と合せて，消耗品および旅費としての使用を予定している．
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Research Products
(5 results)
