2017 Fiscal Year Research-status Report
転位の集団運動とひずみ不整合に着目した内部疲労き裂形成の解明
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16K06769
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
梅澤 修 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (20343171)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 高強度合金 / 疲労 / 粒界 / すべり変形 / き裂 / 応力集中 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高強度合金における疲労変形組織の形成と疲労き裂発生に関わる現象を見直し、飽和転位下部組織の形成後、どのような局所変形集中が生じて微小き裂（粒界割れや擬へき開割れ）を形成するのか、転位の局所集団励起運動の視点から新しい学理を構築する。すなわち、局所的な結晶界面に生じる「ひずみ不整合」とそれに起因する局所変形、内部疲労き裂発生に至る実験的検証とモデルの確立を得ることが目的である。
平成29年度は、不均一変形が顕著なnear-α型Ti合金を主たるモデル材に用い、(1)疲労損傷の変化と飽和転位下部組織との対応、(2)微視割れと対応する変形組織と変形モード、(3)想定される微視割れ面に生じるせん断応力場成分の緩和と微小き裂成長に及ぼす結晶配向の影響、の実験研究を継続するとともに、(4)転位の集団運動の理解に基づいたひずみ不整合を緩和する耐疲労組織設計に着手した。具体的には、
(1)転位列が堆積した軟質粒と弾性応答する硬質粒との界面に生じたひずみ不整合を明確化した。
(2)ひずみ不整合部のβ相でのボイド形成と隣接α相での(0001)微視割れ、微小き裂成長と合体について明らかにした。
(3)(0001)を応力軸にほぼ平行に配置する繊維集合組織制御を施したモデル材におけるき裂形成について解析し、77 Kの疲労き裂発生点には{10-10}割れ（すべり面分離）を同定した。
(4)ひずみ不整合にともなう微視割れから、同一結晶粒内での微視き裂成長、隣接する結晶粒への微視き裂成長あるいは微視き裂の合体というモデル仮案をまとめた。
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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
平成29年度は、以下に示す項目(1)～(3)の継続とともに、項目(4)転位の集団運動の理解に基づいたひずみ不整合を緩和する耐疲労組織設計に着手した。得られた結果の論文作成と問題点に基づく進捗を図る。
転位セル組織を形成する純金属型や、大きなせん断ひずみが導入される転動疲労についても比較検討を進めており、飽和転位下部組織とボイド形成の視点から微小き裂形成との対応を統一的に議論する準備が整った。また、ひずみ不整合にともなう微視割れから、同一結晶粒内での微視き裂成長、隣接する結晶粒への微視き裂成長あるいは微視き裂の合体というモデル仮案をまとめるに至った。
しかし、(0001)を応力軸にほぼ平行に配置する繊維集合組織制御を施したモデル材を
用いてひずみ不整合を緩和する耐疲労組織設計を試みたが、最弱部リンクモデルの考えに準じた{10-10}割れが発生した。完全に均一分散かつランダム方位の結晶組織を得ることが困難であること、優先すべり系の拘束が厳しいことが主要因と考えられ、Dwell疲労により{10-10}割れが生じやすい状況下で検証を試みる。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度は最終年度であり、高強度合金の疲労き裂形成モデルの仮案を踏まえ、その検証と問題点への対応を進め、転位の集団運動の理解に基づいたひずみ不整合を緩和する耐疲労組織設計の取りまとめを図り、長寿命材質制御指針の開発につなげる。
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