2012 Fiscal Year Research-status Report
特有な集合組織の多結晶マグネシウム合金のき裂先端特異応力場での破壊機構の解明
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24760578
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| Research Institution | Saga University |
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Principal Investigator |
森田 繁樹 佐賀大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00314089)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | マグネシウム / 集合組織 / 疲労き裂 / 変形双晶 |
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| Research Abstract |
マグネシウムはHCP構造であり，多結晶合金では，加工により特有の強い底面集合組織が形成される。このような組織に起因して単純な引張あるいは圧縮負荷で変形異方性を示す。き裂材の場合では，き裂先端が特異応力場になることから，変形・破壊の特異性がより顕著となることが容易に想像される。本研究では，多結晶マグネシウム合金の「集合組織および結晶粒径が疲労き裂進展メカニズムに及ぼす影響」について統一的・包括的な理解を得ることを目的とする。
本年度は，(1)結晶粒径が約20μmのAZ31マグネシウム合金圧延材，(2)結晶粒径が約15μmのAZ31マグネシウム合金押出材，(3)結晶粒径が約120μmの粗大な結晶粒径のAZ31マグネシウム合金押出材および，(4)予め圧縮のひずみを付与し，疲労き裂進展前に変形双晶が導入されている結晶粒径が約120μmの粗大な結晶粒径のAZ31マグネシウム合金押出材について疲労き裂進展挙動を調査した。また，疲労破壊後の破断面をSEMを用いて観察した。さらに，疲労破壊前後の疲労き裂進展経路を光学顕微鏡およびSEM-EBSDを用いて観察した。現在までに得られている結果を以下にまとめる。
1.結晶粒径が約20μmの比較的微細な多結晶マグネシウム合金において，初期き裂面が各結晶粒の底面に対して垂直となる場合，疲労き裂は各結晶粒のc軸方向には進展し難く，a軸方向に進展し易い。
2.多結晶マグネシウム合金において，結晶粒径の粗大化により疲労き裂進展経路に(10-12)変形双晶が形成する。また，微細粒と比較して疲労き裂進展速度は高くなる。
3.多結晶マグネシウム合金において，疲労き裂前方に予め導入された(10-12)変形双晶は疲労き裂進展速度を加速することはない。また，疲労き裂は変形双晶の界面あるいはその近傍を選択的に進展することはない。
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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
平成24年度に計画していた研究項目の内，以下の3点については十分な実験・検討を行うことができなかった。(1)集合組織をランダム化したAZ31マグネシウム合金圧延材および押出材の準備，(2)応力比の異なる疲労き裂進展挙動の観察，および(3)FIBによるTEMサンプルの作製およびTEMによる破面直下の変形組織の観察。
一方で，平成25年度に計画していた(1)結晶粒径が粗大（100μm以上）なAZ31マグネシウム合金押出材の調査，および(2)変形双晶を予め導入したAZ31マグネシウム合金押出材の調査。について実験を進めることができた。
以上より，研究全体としては概ね順調に進展していると評価する。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成24年度に引き続き，多結晶マグネシウム合金の「集合組織および結晶粒径が疲労き裂進展メカニズムに及ぼす影響」について統一的・包括的な理解を得ることを目的として，結晶粒径の異なる多結晶マグネシウム合金展伸材（特に結晶粒径が約1μmの微細粒）を新たな対象材料として加え，応力比の異なる疲労き裂進展挙動，および破断後の変形組織の観察等を中心に行う。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
次年度への繰越し額は3,000円弱であり，概ね計画通りの予算執行がなされたものと考える。したがって，平成25年度の研究費は当初計画通りに，消耗品として，ひずみゲージ，研磨紙，光学顕微鏡および走査型電子顕微鏡消耗品，油圧疲労試験機消耗品，薬品・試薬を計上する。また，旅費として，1回の国内学会発表，および1回の国外学会発表にかかる旅費等を計上する。
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