2020 Fiscal Year Annual Research Report
Development of fatigue damage healing technology of metals by electron wind force control and elucidation of atom rearrangement and recombination mechanism
| Project/Area Number |
19K21925
|
|---|
| Research Institution | Waseda University |
|---|
Principal Investigator |
細井 厚志 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (60424800)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2021-03-31
|
| Keywords | 疲労損傷治癒 / 高密度電流場 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は高密度電流場を制御することによる疲労損傷治癒のメカニズムを解明することを目的とした。一般に金属の疲労破壊プロセスは疲労き裂の発生と進展に大別される。それぞれについて高密度電流場制御によって損傷治癒への影響を評価した。疲労き裂の発生は、固執すべり帯(Persistent Slip Band: PSB)を形成し、その表面において突き出し・入り込みと呼ばれる凹凸を伴い，疲労き裂はこれらの凹凸を応力集中源として生じる。そこで、突き出しに対する電流印加の影響を評価した。原子間力顕微鏡の表面観察結果、適切な電流印加条件のもとではPSBの成長速度を低減させることができることが明らかとなった。これは、PSBのchannelに存在する原子空孔が電子風力の影響によりveinに向けて運動することで，channel内の原子空孔の密度が低下することに起因すると示唆された。また、進展したき裂に対しては、き裂面への圧縮力付与および電流印加回数によるき裂治癒効果を評価した。結果として圧縮力付与によって接触面積が増加し、顕著なき裂治癒効果は得られなかった。一方、圧力付与を施さない場合には、電流印加回数を重ねることでき裂根元までき裂が閉口していく様子が観察された。き裂先端近傍に生じる高密度電流場の影響によって引張残留応力が生じることから、数回の電流印加ではき裂閉口よりき裂先端の引張残留応力の影響が大きく顕著なき裂治癒効果は得られなかった。一方で、電流印加回数を増やすことでき裂閉口現象が支配的となって応力拡大係数範囲ΔKが減少することが示された。
|
