2012 Fiscal Year Research-status Report
表面改質処理による自動車用構造部材の疲労強度向上と軽量化に関する研究
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24560090
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
松村 隆 電気通信大学, 情報理工学(系)研究科, 准教授 (00251710)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 超高サイクル疲労 / 表面改質処理 / マグネシウム合金 |
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| Research Abstract |
マグネシウム合金AZ61, AZ80，アルミニウム合金の試験片を製作して，試験片平行部に表面改質処理を施した試験片と未処理試験片を用意した．一定応力振幅・通常の湿度条件下（湿度40%以下）で超高サイクル疲労試験を実施して，それぞれ疲労強度曲線(S-N 曲線)を求めた．その結果，破断繰返し数10^7回以上の超高サイクル領域で，表面改質材と未処理材共に，疲労限度が現れずに疲労強度が低下する現象が現れ，表面改質処理による疲労強度の改善効果が小さいことがわかった．さらに，き裂の発生および初期進展状況はプラスチック・レプリカ法よるき裂の発生及び進展挙動の観察を行った．疲労破面の走査型電子顕微鏡観察も実施して疲労き裂発生起点の調査を行い，多くの試験片では，試験片表面がき裂起点であったが，一部の試験片ではき裂起点が内部であった．表面改質材と未処理材の深さ方向の硬さ測定，及びX線による残留応力測定を行い，表面改質処理によって，試験片表面の硬さが増加していること，試験片表面に圧縮残留応力が発生していることがわかった．
表面改質材と未処理材のS-N 曲線，き裂発生，破面観察結果，試験片表面の硬さと残留応力測定結果から，マグネシウム合金AZ61, AZ80，アルミニウム合金の疲労強度向上ならびに疲労き裂発生・進展の抑制効果の検証を実施し，疲労強度向上のメカニズムを調査・検証した．その結果，表面改質処理によって試験片表面の硬さが増加し，圧縮残留応力が付与されてき裂発生抑制効果が生まれるが，表面改質処理によって試験片表面の粗さが増加することによるき裂発生の促進効果によって相殺され，予想より疲労寿命，疲労強度の改善効果が小さかった．
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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
マグネシウム合金AZ61, AZ80，アルミニウム合金の試験片を製作して，試験片平行部に表面改質処理を施した試験片と未処理試験片を用意し，一定応力振幅・通常の湿度条件下（湿度40%以下）で超高サイクル疲労試験を実施し疲労強度曲線(S-N 曲線)を求めたこと，き裂発生と進展特性の調査，き裂発生起点の調査，試験片内部方向の硬さ，試験片表面の残留応力を行い，マグネシウム合金AZ61, AZ80，アルミニウム合金の疲労強度向上ならびに疲労き裂発生・進展の抑制効果の検証を実施できたことから，概ね研究計画通りに進展している．
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| Strategy for Future Research Activity |
マグネシウム合金AZ61, AZ80，アルミニウム合金の2段多重変動荷重下及び85%の高湿度環境下での表面表面改質材と未処理材の超高サイクル疲労試験を実施してそれぞれ疲労強度曲線(S-N 曲線)と線形累積損傷則（マイナー則）を用いた累積損傷を求める．き裂の発生および初期進展状況はプラスチック・レプリカ法よるき裂の発生及び進展挙動の観察を行うともに，疲労破面の走査型電子顕微鏡観察も実施して疲労き裂発生起点の特性を行う．
以上の試験結果および平成24年度の一定応力振幅・通常の湿度条件下での疲労試験結果，表面改質材の硬さ測定結果，及び圧縮残留応力解析結果などから，2段多重変動荷重下及び85%の高湿度環境下での表面改質材の疲労強度向上ならびに疲労き裂発生・進展の抑制効果を検証し，それらのメカニズムを明らかにする．
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
該当なし
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