2014 Fiscal Year Research-status Report
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25420018
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| Research Institution | Meijo University |
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Principal Investigator |
清水 憲一 名城大学, 理工学部, 准教授 (50294434)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | チタン / 膜材 / 疲労 / き裂 / き裂進展下限界 / 結晶方位差 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
厚さ30ミクロンと80ミクロンの純チタン膜材を，同一温度・時間の焼なましによって結晶粒を成長させた．その結果，いずれの膜材も厚さ以上の大きさまで結晶粒を粗大化させることは難しく，平均結晶粒径は，それぞれの膜厚とほぼ同程度となることが分かった．
それぞれの膜材について，独自に開発した試験法を用いてΔK漸減試験を行い，き裂進展下限界応力拡大係数範囲ΔKthを求めることが出来た．その結果，ΔKが高い領域では，30ミクロン材の方がき裂進展速度が高く，逆にΔKth近傍では，80ミクロン材の方がき裂進展速度が高くなっており，ΔKthも30ミクロン材より低い値を示すころが分かった．
30ミクロン材の疲労き裂周辺の結晶方位をEBSD法を用いて計測し，結晶方位差を算出した．その結果，直線的にき裂が進展した個所では，き裂周辺にすべり線がほとんど見られず，結晶方位差も小さいことが分かった．これに対して，き裂がジグザグに進展した個所では，き裂周辺にすべり線が発生しており，結晶方位差が大きい傾向が見られた．また，直線的に進展したき裂は柱面すべりに沿っており，ジグザグに進展したでは，錐面すべりに沿っている場合が見られた．
30ミクロン材では，同一結晶粒内でも，直線的なき裂からジグザグのき裂に，逆にジグザグなき裂から直線的なき裂に進展形態が変化する場合が見られた．これに対して80ミクロン材では，ほぼ直線的にき裂が進展していた．
これらの結果から，き裂がジグザグに進展した個所では，塑性変形が生じており，結晶方位差が増大したと予想される．これに伴って，き裂閉口が生じ，き裂進展が抑制されると考えられる．
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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
結晶方位差を測定することによって，純チタン膜の疲労き裂進展メカニズムを解明することができた．そして膜厚によって，疲労き裂進展のメカニズムが異なることを明らかにすることができた．ただし，進展メカニズムの違いによって，進展速度がどのように異なるかについては，現時点で解明出来ていない．また，負荷条件下で結晶方位差を測定することが困難であったので，負荷に伴う疲労き裂先端の結晶方位変化を定量的に評価することに成功していない．
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| Strategy for Future Research Activity |
これまで行った厚さ80ミクロンおよび50ミクロンの純チタン膜材に加えて，厚さ10ミクロン材の疲労き裂進展試験を行い，疲労き裂進展に及ぼす膜厚さの影響をより詳細に検討する．また，電子顕微鏡内で引張負荷が出来る装置を用いて，引張負荷によって結晶方位がどのように変化するかを調べる．最終的に，測定した結晶方位差から純チタンの疲労き裂進展速度・進展方向を予測する方法を開発する．さらに得られた知見から，疲労き裂進展抑制効果が高いミクロ組織構造を持った純チタン膜を開発するための指針を得ることを目指す．
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| Causes of Carryover |
疲労試験機を購入した際，試験機本体のみを当該助成金から支出し，制御装置および試験片治具は別の経費から支出したために，当初予定していた物品費よりも少ない金額で装置一式を導入することが出来た．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
直流電位差法を用いたき裂長さ計測システムを導入するために，高性能マルチメータを購入する予定である．また，疲労き裂発生時期を自動で判別するシステムを開発するために，AE法システムを構築する．
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