2013 Fiscal Year Annual Research Report
長周期地震動に対応できる次世代制震ダンパーとしての鉄系形状記憶合金の疲労特性
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25249099
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Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
津崎 兼彰 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40179990)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
澤口 孝宏 独立行政法人物質・材料研究機構, その他部局等, その他 (30354161)
松永 久生 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80346816)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | High-Mn steel / 疲労変形 / マルテンサイト変態 / 破壊 / 機械的性質 / ミクロ組織 |
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| Research Abstract |
化学成分の調整によって積層欠陥エネルギーを変化させて、変形様式がFCC→HCPマルテンサイト変態からFCC双晶変形さらには拡張転位すべりへと漸次変化する７種類のFe-Mn-Si-Al系モデル合金を溶解製造した。これらに熱間圧延および熱処理を施して所定の初期組織の材料とした後に、切削加工により引張および疲労試験片を作製した。制震ダンパー部材を想定したひずみ振幅制御型の引張圧縮疲労試験を行い、応力振幅の変化挙動と疲労寿命を測定した。この結果、Fe-30Mn-4Si-2Al合金の全歪み幅2%の低サイクル疲労条件での繰返し寿命は8000回であり、他の6種類の合金での繰返し寿命約2000回と比べて4倍の長寿命を示すことが明らかになるとともに、次年度以降の対象材料の絞り込みに際しての有益な知見を得た。このFe-30Mn-4Si-2Al合金は、疲労変形の繰返し数とともに徐々にFCC→HCPマルテンサイト変態が起こる合金であり、画期的な疲労寿命の向上ががマルテンサイト変態に寄与することが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
7種類の合金の作成、それらの引張試験および疲労試験をすべて計画通りに進められた。これに加えて、従来材と比べて4倍も高寿命の材料を見出すことが出来た。つまり初年度から画期的な材料特性を持つFe-30Mn-4Si-2Al合金を見出すことが出来た。
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| Strategy for Future Research Activity |
7種類の合金の中で、他と比べて4倍も長寿命の材料を見出すことが出来たことから、当初予定した第2年度における対象材料の絞り込みは容易に行える。すなわちAl量で示すと、0%Al、2%Al、3%Al、6%Alの4合金である。まず第一に優れた低サイクル疲労寿命を示したFe-30Mn-4Si-2Al合金について、疲労変形途中で試験を中断してミクロ組織観察を行い、変形様式と疲労寿命の関係を検討する。さらに、低サイクル疲労条件とは異なる小規模降伏条件における疲労き裂進展と変形様式の関係を明らかにするために、CT試験片を用いたき裂進展試験を絞り込みを行った4合金について実施する。また、レプリカ法を用いたき裂進展挙動の詳細観察にも着手する。
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