2015 Fiscal Year Annual Research Report
シンクロ型LPSO構造の疲労機構の解明
Publicly Offered Research
| Project Area | Materials Science of synchronized LPSO structure -Innovative Development of Next-Generation Lightweight Structural Materials- |
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| Project/Area Number |
26109704
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
小泉 雄一郎 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (10322174)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 疲労 / 破壊 / 亀裂 / 力学特性 / キンク / マグネシウム / 転位 / 長周期積層構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
疲労現象は、繰り返し負荷を受ける構造材料の破壊の原因として重要である。その機構には種々あるが、金属材料の疲労は主に転位すべりにより生じる。シンクロ型long-period stacking ordered（LPSO）相中の転位すべりは室温ではほとんど底面上でのみ生じ、荷重軸が底面に平行で、底面上へのせん断応力のない状態での変形ではキンク形成により生じる。このような場合に如何にして疲労が生じるかは不明であった。また底面すべりが生じる場合でも、溶質原子が濃縮した積層欠陥が一定間隔で存在する環境での疲労変形中の、転位の往復運動、蓄積、自己組織化、表面起伏や亀裂の形成は、従来の疲労研究の知見からは予想困難であった。従って、LPSO相の疲労の研究は、構造材料としての実用面からも、新規な疲労機構解明の基礎科学の面からも興味深く重要と考え本研究では、18R型LPSO構造を有すMg85Zn6Y9合金一方向凝固材の繰り返し変形挙動を、キンク変形発現の有無の影響に注目して調べた。
凝固方向に平行な荷重軸(θ=0°)では、圧縮でキンクを形成した。繰り返し数の増加にともない引張荷重の低下を示して破断した試料表面には、キンクに加えて、底面に沿った亀裂とキンクに平行（荷重軸に垂直）な亀裂が形成された。亀裂の起点となると思われる転位組織が、キンク形成ともなう結晶方位の回転で底面すべりが容易となった領域内に観察された。凝固方向から20°傾斜した荷重軸(θ=20°)では、底面すべりにより、圧縮と引張の両側で等しく塑性ひずみを示す繰り返し変形が可能であった。破壊は、底面と底面から大きく傾斜した面を交互に伝播する亀裂によって生じた。
以上の結果より、底面転位の活動が困難でキンク変形が支配的となる荷重であっても、キンク形成に伴い結晶回転領域での底面転位の活動が亀裂形成の起源となることが明らかとなった。
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| Research Progress Status |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Remarks |
ポスター賞受賞2016年3月19日
Kotaro Sano, Poster Award, "Cyclic deformation behavior of Mg85Zn6Y9 alloy with long-period stacking-ordered structure", 2016 Japan-Russia Joint Seminar, Akiu, Sendai, Japan,
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