2019 Fiscal Year Research-status Report
Study on influence of twin deformation to fatigue crack initiation of Mg alloy using ultra-bright synchrotron radiation 4D-DCT
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18K03837
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
中井 善一 神戸大学, 工学研究科, 教授 (90155656)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
塩澤 大輝 神戸大学, 工学研究科, 准教授 (60379336)
菊池 将一 静岡大学, 工学部, 准教授 (80581579)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 疲労き裂発生 / マグネシウム合金 / 双晶変形 / 双晶消失 / EBSD解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
まず，双晶の発生および回復について詳細に検討するため，引張応力-圧縮応力の負荷を繰り返す実験を行った．最初の引張負荷において双晶変形は生じなかったが，次いで圧縮負荷すると双晶変形が生じた．その後，再び引張負荷するとその双晶変形が消失した．再度圧縮負荷すると再び結晶の同一個所に双晶変形が発生した．このことより，応力の負荷を繰り返すことにより同箇所で双晶の発生・消失が繰返されることがわかった．しかしながら，この実験では双晶が発生と消失を繰り返す場所から疲労き裂が発生するか否かについては不明である．
一方，前年度の研究では，き裂発生後に発生個所近傍の結晶方位解析結果を行ったが，き裂を明瞭にするため，引張応力を負荷した状態でレプリカを採取し，その後除荷してEBSD観察を行っていた．その結果，き裂の発生箇所および伝ぱ経路に明確な双晶は確認されなかった．しかしながら，このような方法では，たとえ双晶が発生しても消失している可能性がある．そこで，本年度は，き裂発生個所のレプリカを採取した後に圧縮応力を負荷し，EBSD解析を行った．その結果，同一負荷条件においても，き裂の発生箇所および伝ぱ経路周辺に明確な双晶が観察される場合とされない場合があった．EBSD解析ではその直前に表面を研磨して酸化皮膜を除去する必要があるが，その研磨によって双晶が発生する可能性があるため，機械的な研磨を行わず，加工ひずみをほとんど生じないクロスセクションポリッシャー加工を行って，同様の観察を実施した．
レプリカ採取後に圧縮応力を負荷し，観察直前にクロスセクションポリッシャー加工を行っ試験片表面のEBSD解析結果を行った結果，き裂発生に関与していない比較的粗大な結晶粒には双晶が確認されたが，き裂の発生箇所および伝ぱ経路には明確な双晶は確認されなかった．このような配慮を行っていない報告は誤った結論を導いている可能性がある．
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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
申請書に記載した計画どおりに進捗している．
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでは，双晶の発生と消失を繰り返す引張-圧縮の両振繰返し応力下で実験を行ったが，次年度は双晶が消失しない，圧縮-圧縮の片振繰返応力下で実験を行う．軸力下でこのように負荷することは容易であるが，軸力の場合，平滑試験片では応力状態が正確に評価できないつかみ具との境でき裂が発生する可能性が高．一方，切欠き試験片では，き裂発生個所は切欠き底の最小断面部となるが，この面は曲率を持っておりEBSD観察が行えない．そこで，平面曲げ負荷を繰り返すことにするが，この場合，片振り曲げモーメントを負荷すると，圧縮-圧縮の繰返応力が負荷される部分と引張-引張が負荷される部分があり，疲労き裂は引張-引張が負荷される部分に早期に発生，進展し，圧縮-圧縮の繰返応力が負荷される部分にき裂が発生するまでに試験片が破断するものと考えられる．これを避けるため，T型断面をもつ切欠き試験片を用いることにする．断面形状の設計によって，圧縮側の応力振幅を引張側の応力振幅の10倍程度にすることができるため，圧縮-圧縮の繰返応力における疲労き裂の発生を観察することが期待できる．
また，最終年度であるので，国際会議での発表を予定していたが，新型コロナウィルス感染の拡大により，9月までに開催される予定であった国際会議は，すべて1年～2年延期された．年度末までに適当な国際会議が開催されなければ，1年延期されたウィーンでの国際会議THERMEC 2020で発表したい．
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