2013 Fiscal Year Research-status Report
放射光回折コントラストトモグラフィを用いた疲労損傷評価法の開発
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25420017
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
塩澤 大輝 神戸大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60379336)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 疲労 / 非破壊検査 / 放射光 / 回折コントラストトモグラフィ / 多結晶金属材料 |
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| Research Abstract |
本研究の目的では結晶粒の３Dマッピングが可能な回折コントラストトモグラフィを構築し，疲労損傷評価を行う手法を開発することである．本手法が非破壊的評価法であることから，低サイクル疲労試験中の結晶粒の変化を観察した．本手法では回折スポットの拡がりを回折の拡がり角として着目している．これまでに引張試験中に観察を行った結果，塑性変形が大きくなるにつれて回折角の拡がりは大きくなる傾向が見られた．そこでひずみ制御による引張‐圧縮負荷の低サイクル試験を行い，回折の拡がり角を観察した結果，繰返し数の増加とともに回折角の拡がりが大きくなることが分かった．さらに予ひずみを与えた試験片について同様に低サイクル疲労試験を行い，予ひずみがない場合と比較した．予ひずみを与えた場合では，予ひずみ負荷により，回折角の拡がりが大きくなる結晶が大幅に増加した．その後繰返し負荷を与えると回折角の拡がりは小さくなり，さらに繰返し負荷後ではわずかに増加する傾向が見られた．このとき応力は予ひずみにより大きく増加する加工硬化を示した後，繰返し負荷とともに減少する繰返し加工軟化挙動を示した．このことから，回折角の拡がりは，結晶粒内における転位密度の増加や再配列にともなう減少を反映していることが考えられた．
疲労損傷の時間変化を評価するために，4D解析手法の構築を行った．4D解析を用いて腐食疲労における腐食ピットの成長およびき裂発生過程の評価を行った．その結果，介在物分布が腐食ピットの成長に大きな影響を与えており，表面に接する介在物から，介在物に沿って腐食が進行し，材料内部から腐食が進む様子が確認された．このことから介在物分布を制御することにより腐食強度を向上させることが可能であることが示唆された．
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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
断面積が0.3μｍ×0.3μｍの試験片のための低サイクル疲労試験装置を開発し，圧縮‐引張負荷の低サイクル試験中の疲労損傷を，回折コントラストトモグラフィを用いて観察することに成功した．この結果，回折角の拡がりは結晶粒内部の転位密度の変化を反映しており，本手法を用いて疲労損傷評価が可能であることが明らかとなった．このように回折コントラスト法を用いて疲労損傷評価を行うための基礎的な検討における成果が得られている．また4D解析の手法も構築しており，両者を組み合わせてより疲労損傷による結晶粒内の変化を詳細に検討できる準備が整ってきている．
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| Strategy for Future Research Activity |
2013年度では，低サイクル疲労における疲労損傷の検討を行った．回折コントラストトモグラフィでは大きすぎる変形が作用した場合に回折スポットのコントラストが極端に小さくなる現象が生じる．そこで2014年度では高サイクル疲労試験を行い，き裂発生までの過程を回折コントラストトモグラフィを用いて観察することを試みる．試験片および材料は低サイクル疲労試験と同じものを用いる．試験装置はアクチュエータ部分を改良し，より高速に試験が行えるようにする．データ解析では結晶方位解析を取り入れ，結晶ごとの変化をより詳細に検討する．
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
試験片が微小なため加工精度および加工手順に問題が生じ，当初の予定よりも納品が遅れたため．
4月に納品し，実験を再開する．
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