超音波顕微鏡による未臨界き裂の発生ならびに初期進展過程の観察

1988 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 63550085
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 小倉 敬二 大阪大学, 基礎工学部, 教授 (70029007)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 三好 良夫 大阪大学, 基礎工学部, 助教授 (40029434) ; 西川 出 大阪大学, 基礎工学部, 助手 (90189267) ; 阪上 隆英 大阪大学, 基礎工学部, 助手 (50192589)
• Keywords: 超音波顕微鏡 / 疲労 / すべり帯 / き裂発生 / 表面き裂 / 初期き裂進展

Research Abstract

本年度は先ず未臨界き裂成長の中で最も重要な疲労き裂発生・成長挙動の観察を中心課題とした。すなわち平滑試験片の高サイクル疲労におけるすべり帯の発生から微視き裂の発生・進展に至る疲労損傷過程を超音波顕微鏡(SAM)により観察した。試験片としては観察時に音速の関係で分解能の上がる無酸素銅試験片を用い、また観察を容易にするため結晶粒径の大きいものを用いた。得られた重要な結果は以下のようである。
1.鏡面仕上げした試験片表面に発生する疲労すべり帯は600MHzのレンズを用いて観察が可能であることがわかった。分解能的には200倍の光学顕微鏡とほぼ同等であるが、SAM像はすべり帯に段のあるものを強調表示することが明らかとなった。
2.SAMによる表面直下の観察には、超音波の減哀の関係で400MHz以下のレンズによる必要があることが明らかとなった。400MHzのレンズにより表面直下最高100ミクロンまでの観察を行い、表面直下に表面とは方向の異なるすべり帯のあることを認めた。
3.試験片表面のすべり帯をごくわずかな研磨によって削除した後の鏡面をSAMによリ表面および表面直下観察を行った結果、表面直下にすべり帯を確認し得た。
4.疲労すべり帯特にパシステントすべり帯と呼ばれる、き裂に近いすべり帯の表面からの深さをSAMにより検出することは現段階では成功しなかった。この段階のすべりはき裂のように開口しておらずしたがって超音間を透過させてしまうものと考えられる。外部負荷をかけて観察する試みを若干行っているが、今後の課題としたい。

Research Products

• [Publications] 小倉敬二: 材料. 37. 1077-1083 (1988)
• [Publications] 小倉敬二: JSME International Journal.Series 1. 31. 92-99 (1988)
• [Publications] 小倉敬二: Proc of the VI Int.Congr.on Experimentel Mechanics. 2. 1267-1273 (1988)
• [Publications] 小倉敬二: 材料. 38. (1989)
• [Publications] 小倉敬二: 材料. 38. (1989)
• [Publications] 三好良夫: 日本材料学会第25回X線材料強度に関するシンポジウム講演論文集. 194-198 (1988)