Study on cyclic stress measurement method in high temperature environment using Ni-P-B plating

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17K06118
• Research Institution: Tottori University
• Principal Investigator: 小野 勇一 鳥取大学, 工学研究科, 教授 (50335501)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 森戸 茂一 島根大学, 学術研究院理工学系, 教授 (00301242)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 実験応力解析 / 応力・ひずみ計測 / めっき法 / 金属疲労 / 電子線後方散乱回折法

Outline of Annual Research Achievements

昨年度の結果より，Ni-P-Bめっきに同じ試験条件で繰返し負荷を加えても，素材の製造ロットが異なると試験片の塑性変形量が異なり，場合によっては大きな塑性変形を起こし，めっき層が繰返し負荷試験の途中で剥離して，ひずみが伝わらなくなり，繰返し数を増加してもNi-P-Bめっきの粒径が大きくならなくなると考えられた．そこで，本年度は，昨年までと同様にインコネルを素材とし表面にNi-P-Bめっきを施し，400℃の雰囲気温度にて繰返し負荷試験を応力（荷重）制御ではなくひずみ制御で実施した．繰返し負荷後，試験片からEBSD用に試料を切り出し，めっき表面に振動研磨を施し，EBSD法により結晶方位を解析することで，結晶粒径を調査した．ひずみ振幅の増加とともに粒成長が促進され，結晶粒径が大きくなることが確認できた．また，繰返し数を増加させても粒成長が促進されて粒径が大きくなることも確認できた．この粒径は繰返し負荷時間と同じ時間だけ加熱のみを施した場合の粒径に比べて大きいことから，繰返し負荷により粒成長が促進され，400℃の雰囲気温度においてひずみ振幅を計測できることを示すことができた．最後に，加熱試験と繰返し負荷試験を実施したすべてのNi-P-Bめっき試験片の硬さと粒径の関係を調査した結果，両者には相関があり，粒径の増加とともに硬さが低下した．したがって，EBSD法を用いて粒径を求めなくても硬さからおおよそ粒径を予測できることになり，硬さから応力を見積もることができる可能性が示唆された．