2015 Fiscal Year Annual Research Report
高輝度放射光を用いた回折コントラスト・ラミノグラフィーによる4D材料損傷評価
| Project/Area Number |
26289008
|
|---|
| Research Institution | Kobe University |
|---|
Principal Investigator |
中井 善一 神戸大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90155656)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
塩澤 大輝 神戸大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60379336)
菊池 将一 神戸大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (80581579)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
|
| Keywords | 疲労損傷 / 転位密度 / 高輝度放射光 / ラミノグラフィー |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
観察された回折スポットのデバイリング上の位置およびデバイリングの半径より，対応する結晶粒の回折面法線方向を同定するとともに，同一結晶に属する二つの回折スポットより結晶方位を簡便に同定するための理論を構築した．また，各回折スポットを生じる回折面の法線方向の相互の関係より，各スポットの属する結晶粒を分類するための理論を構築した．さらに，自作した小型疲労試験をSPring-8に持ち込み，DCT観察と疲労試験を交互に繰り返すことにより，回折面の湾曲より高サイクル疲労過程中の転位密度の変化を観察した．その結果，個々の結晶粒の結晶面ごとの転位密度変化を計測することが可能となり，結晶面によって転位密度変化量が異なるだけでなく，疲労き裂が発生する結晶粒と発生しない結晶粒における転位密度変化が大きく異なることも明らかとなった．
EBSD法などの既存の手法では，試料表面での値は測定できるが，結晶粒が内部でどのような形状をしているか，内部で隣接した結晶粒との方位関係はどのようになっているかなど，疲労き裂発生に重要な因子と考えられる事柄が測定不可能であったが，本研究の進展により，そのようなことも明らかにすることができることがわかった．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
試験片が微小であるため，これまでのようにDCT観察時と疲労試験のために試験片の試験機への着脱を繰り返した場合，試験片に曲げの塑性変形が加わることが不可避であり，そのことが測定誤差の原因となることが明らかになった．そのため，試験機と試験片を一体としてDCT用の回転試料台に装着できる軽量・コンパクトな疲労試験機を製作し，その試運転を行った．この装置を用いて次年度は，試験片の着脱無しに疲労過程中の変化を観察する予定である．
また，年度初めには，高速度デジタルカメラを購入して観察を高速度化するとともに，測定回数を増やすことにより高精度化する予定であったが，その後，導入予定であった高速度デジタルカメラがSPring-8の標準装置として設置されることになったため，本予算での購入を見送った．次年度以後は，このカメラを用いて実験を行う予定である．
本年度は，以上のように実験装置の改良のために時間を費やしたため，当初予定していたhcp構造金属の観察を行うことができなかった．
|
| Strategy for Future Research Activity |
これまでに開発したDCT解析システムでは，結晶粒の数が増えるに伴って，回折スポットの結晶粒ごとの分類が困難になり，結晶粒径が数十μm以上の結晶粒材の観察しか行えなかったが，本年度は回折面の方位関係を考慮した分類アルゴリズムを導入することにより，より微細な結晶粒材のDCT解析を可能とするシステムを構築する．また，結晶粒形状の同定には古典的なART法を用いていた．その結果，結晶粒間に隙間ができるなど，同定誤差が問題となる場合があった．そのことを改善するため，少ない数の透過像からでも高精度の形状同定が行うことができるため医療用CTで威力を発揮している圧縮センシング法を用いることにする．この開発には，高度な数学的知識を要するため，専門家の協力を得ることを予定している．
実験面では，軽量・コンパクトな疲労試験機と，高精度カメラの導入により，より迅速，かつ高精度の測定を実現する．さらに，今後の展開のため，hcp構造金属についても実験を行う．本研究課題は，平成28年度が最終年度であるため，研究の総括を行い，その成果をInternational Journal of Fatigueに投稿する．
|
| Causes of Carryover |
高速度デジタルカメラを購入する予定であったが，その後，導入予定であった高速度デジタルカメラがSPring-8の標準装置として設置されることになったため，本予算での購入を見送った．
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
高速度デジタルカメラの経費(221万円)の一部は，昨年度に新たな疲労試験機を製作するために使用し，残額は1,419,420円となった．この残額は，本年に国際会議出張旅費および参加費，試験片製作費などの消耗品費として使用する予定である．
|
