2023 Fiscal Year Annual Research Report
簡易延命手法のき裂/焼結体界面の最適設計と高サイクル疲労特性向上
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21K14050
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| Research Institution | Kurume National College of Technology |
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Principal Investigator |
佐々木 大輔 久留米工業高等専門学校, 材料システム工学科, 准教授 (50772498)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 疲労 / 補修 / 温度分布 / 界面 / プラズマ焼結 / 金属微粒子 / 画像相関法 / ひずみ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，プラズマ・粒子補修法の延命効果の向上を大きな目的とする.そのために，プラズマ粒子補修法を用いて補修を行い，保持時間や焼結温度を変化させた際の，界面強度および破面形成，疲労寿命に及ぼす影響を実験と解析から調査した．
１年目はCT試験片を模擬した試験片に鉄微粒子と炭素粉末の混合粉末を充填し，パルス通電焼結を行なった．焼結により，模擬き裂内に焼結物を作成したのち，組織観察，引張試験を行なった. 実験の結果，保持温度を高くすることで引張強度と破断のびが上昇することが確認された．具体的には900度で保持された試験片の破面には，700度で確認されなかったディンプルが確認された．２年目においては，補修時の応力をパラメータとして変化させ補修実験および有限要素解析を行なった．補修した試験片に対して組織観察，破面解析を行った．ボイド・析出物の大きさ，形 状，分布の応力依存性を明らかにした．解析により補修時のき裂位置毎における温度・応力を可視化し，ボイド・析出物の応力依存性を解明した．最も微視的損傷が少ない補修温度を採用し補修を行なった結果，疲労き裂発生寿命，疲労き裂進展寿命を伸ばすことに成功した. 最終年度は，デジタル画像相関法を用いてCT試験片先端と焼結体のひずみ発達を可視化した．加えて有限要素法を用いて応力変化の可視化と再現性の確認を行った．その結果，補修された試験片のひずみ幅は小さくなること，焼結物が負荷荷重を一部受け持つことが実験的に明らかになった．
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