疲労き裂の発生と進展に関するマイクロメカニズムの研究

1987 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 61550085
• Research Institution: Fukui University of Technology
• Principal Investigator: 菊川 眞 福井工業大学, 工学部, 教授 (90028887)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 城野 政弘 大阪大学, 工学部, 教授 (20029094) ; 北山 誠二 福井工業大学, 工学部, 講師 (70169887) ; 吉田 宏 福井工業大学, 工学部, 教授 (70166966) ; 小沢 康美 福井工業大学, 工学部, 講師 (90160861)
• Keywords: 疲労き裂 / 進展機構 / 走査電顕 / 其の場観察 / 画像処理 / 透過電顕

Research Abstract

既設の高分解能電界放射形走査電顕内疲労試験装置を用いてランダムな結晶方位を持つ3%シリコン鉄多結晶材について疲労き裂進展試験を行ない, 動的直接連続観察を行うとともに, DMA型AD変換ボードを介して画像のマイクロコンピュータへの取り込みを行った.
疲労き裂の進展挙動は, 結晶方位, 粒界に影響される. 特にき裂進展速度が遅い場合には, 結晶方位の影響を強く受け, き裂は微視的にジグザグに進展したり, ModeI,ModeIIの混合き裂として進展する. それに対しき裂進展速度が高くなると, 結晶方位の影響は小さくなり, き裂はModeIに近い荷重軸直角方向に進展する. 結晶粒界は, 一般にはき裂進展に対し阻止効果を示し, き裂先端前方の繰返し塑性域が粒界に達するとき裂進展速度の低下が認められた. さらに同じ材料を用いた変動荷重下のき裂進展についての観察も行ったが, 定常な繰返し変動荷重下のき裂進展については定性的には一定振幅試験の場合とほぼ同様な挙動が観察されるものの, 微視的なジグザグと高レベル荷重負荷との関係が示唆されるなど興味深い知見が得られた.
一方向性けい素鋼板の適当な方位を選んだModeII形の大気中での疲労き裂進展挙動の計測は進行中であるが結論を得るには到っていない. 金の蒸着等により格子状の標線をつくり走査電顕内の疲労進展試験の其の場観察でき裂先端の変形挙動を定量的に計測するため予備実験を行ない繰返しひずみに耐える標線の得られる見透しができたので実験を進める予定である. 疲労き裂先端の透過電顕用薄膜試料作成については, 機械的研磨, 超音波電解研削などで50μ程度まで薄くすることの見透しは得られ, 非鉄材料の50μ程度の薄膜からイオンエッチングで透過電顕試料を作る予備実験を行ない見透しが得られたが, 鉄鋼材料についての予備実験は電顕が120KVであることもあってまだ成功せず続行中である.

Research Products

• [Publications] 城野 政弘,菅田 淳,山田 真治: 日本材料学会第36期学術講演会前刷. 13-15 (1987)
• [Publications] %masahiro JONO and Atsushi SUGETA: Proc. 6th Enternational Congress on Experimental Mechanics. (1988)