2018 Fiscal Year Annual Research Report
Fatigue crack propagation in steels
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16H06365
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
津崎 兼彰 九州大学, 工学研究院, 教授 (40179990)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小山 元道 九州大学, 工学研究院, 助教 (20722705)
福島 良博 九州大学, 工学研究院, 助教 (40156774)
野口 博司 九州大学, 工学研究院, 教授 (80164680)
濱田 繁 九州大学, 工学研究院, 准教授 (90432856)
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| Project Period (FY) |
2016-05-31 – 2021-03-31
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| Keywords | 疲労変形 / 疲労き裂停留 / 微小疲労き裂 / ひずみ時効 / マルテンサイト変態 / 鉄鋼材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、出口を見据えた夢のある基礎研究領域として、部材の設計強度を決定する金属疲労に注目して、「疲労き裂研究の新領域」を拓くことを目的としています。そのために、研究代表者達が独自に見出した常識を破る現象である(1)アルミ合金での疲労限の出現と(2)鉄鋼での低サイクル疲労の長寿命化の二つを研究シーズとして、そのメカニズムを徹底解明します。その知見をもとに、(a)高い疲労限を持つオーステナイト系ステンレス鋼や(b)水素環境下でも疲労特性が劣化しない鉄鋼など、従来常識を打ち破る新規の鉄鋼材料の創製を行います。その上で、原子拡散、マルテンサイト変態などによって起こる疲労き裂先端近傍での材質変化を積極的に取り込んだ新しい疲労き裂研究の学問体系の土台を築きます。 第二ステージの初年度となるH30年度は当初計画に従い、応用と基礎の二本立ての取り組みを行いました。主な成果は以下の通りです。
■応用研究：疲労特性に優れた新たな鉄鋼材料を創出する
「耐疲労鋼」については，応力助長型とひずみ誘起型でマルテンサイト変態が起こるFe18Cr8Ni-C合金を用いて、引張強さが同じでも疲労限が大きく上昇することを示しました。「耐水素鋼」については前年度につけた道筋に沿って、水素拡散速度が低いFCC／HCP相に着目して、（FCC＋HCP）二相の準安定高エントロピー合金（Fe30Mn10Cr10Co:at%）の疲労き裂進展挙動を調査し、優れた耐水素脆化特性を示すことを見出しました。。
■基礎研究：材質変化を積極的に取り込んだ疲労き裂研究の新機軸を拓く
動的ひずみ時効、マルテンサイト変態、転位プラナリティ、結晶粒径などに着目して、材質変化と疲労き裂進展挙動の関係を調査しました。これらの研究成果は、7報の論文として公表しました。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
■ 耐疲労鋼での研究進展：プロジェクト１年目に見出した金属疲労に強い組織を持つTRIPマルエージング鋼のメカニズム解明を進めるとともに、応力助長型とひずみ誘起型でマルテンサイト変態が起こるFe18Cr8Ni-C合金を用いて引張強さが同じでも疲労限が大きく上昇することを示しました。これにより第二ステージ応用研究における「耐疲労鋼」の当初目標を達成しました。
■ 研究論文発表：オリジナル論文16報、国際会議プロシーディング論文9報、解説論文1報、合計で論文26報と活発な成果公表を2018年度に行いました。
■ 国際会議での集中的な研究発表：2018年8月のEuropean Conference on Fracture（ECF22@Selbia）にて9件の口頭発表およびProceeding論文投稿を集中的に行い、研究成果を世界に直接発信しました。
■ 2回目のプレス発表：「耐水素鋼」研究の一環として、水素によって熱誘起FCC→HCP変態が抑制されるという従来常識とは異なる新事実を発見し、Scientific Reports誌に論文掲載しました（2018年10月）。この内容についてプレス発表（2017年3月に続いて二度目）を行い、NHKのTVニュースなどで取り上げられました。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の目標を超える研究の進展があり、予定以上の成果が見込まれます。これは当初の研究計画と方法が綿密に練られていて正当であったためと自己評価しています。プロジェクト初年度に前倒し導入した高分解能SEMによる疲労き裂周囲の転位像観察は大いに力を発揮して、導入後の二年間で多くの新知見獲得と論文公表を達成することが出来ました。今後も当初計画に従って着実に研究を遂行する予定でおります。
2018年12月に福井大学で開催された日本機械学会材料力学カンファレンスで「構造材料に生ずる疲労・破壊の力学と材料学」と題するオーガナイズドセッションを企画しました。関連の研究者と良い討論が出来ました。このオーガナイズドセッションはは2019年も継続開催を申請し、開催が認められています。このように関連研究者との討論の場を適宜設けることも進めて参ります。
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