非鉛系はんだの多軸応力下におけるクリープ疲労寿命評価法の開発

Research Project

Project/Area Number	12750079
Research Category	Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
Allocation Type	Single-year Grants
Research Field	Materials/Mechanics of materials
Research Institution	Oita University
Principal Investigator	山本隆栄大分大学, 工学部, 助手 (20295166)
Project Period (FY)	2000 – 2001
Project Status	Completed (Fiscal Year 2001)
Budget Amount *help	¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000) Fiscal Year 2001: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000) Fiscal Year 2000: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Keywords	非鉛系はんだ / 低サイクル疲労 / クリープ疲労 / 線形損傷則 / 延性消耗則 / 引張・圧縮応力下 / 非対称波形
Research Abstract	本研究では,鉛系はんだに代わる非鉛系はんだとして有望視されているSn3.5AgはんだとSn8Znはんだの引張・圧縮の応力下での低サイクル疲労試験とSn3.5Agはんだのクリープ疲労試験を実施した.試験に用いた試験片形状は中実円柱試験片で,試験温度は313K一定である.また,制御方法はひずみ制御で,ひずみ波形はfast-fast波(PP), slow-fast波(cp),fast-slow波(pc)およびslow-slow波(cc)の4種類を用いた.なお,ひずみ速度は高速側を0.5%/sec,低速側を0.005%/secとした. 本研究では,現在主に使用されている鉛系はんだのSn37Pbはんだの低サイクル疲労試験とクリープ疲労試験との比較およびクリープ疲労寿命評価法の検討を行い,以下の結果を得た. (1)全ひずみ範囲によるSn3.5Ag, Sn8ZnおよびSn37Pbはんだの低サイクル疲労寿命の整理では,Sn3.5Agはんだが最も長寿命で,Sn8Znはんだが最も短寿命であった. (2)全ひずみ範囲によるクリープ疲労寿命の整理ではSn3.5Ag, Sn37Pbともに,pp波が最も長寿命で,ついでcc波,pc波となり,cp波が最も短寿命であった. (3)Sn3.5Agのクリープ疲労寿命はいずれの波形もSn37Pbよりも長寿命であった. (4)クリープ疲労寿命評価法として線形損傷則を検討した結果,Sn3.5Ag, Sn37Pbともにすべての波形においてデータが安全側に大きく外れたため有効な評価法ではなかった. (5)クリープ疲労寿命評価法として延性消耗則を検討した結果,Sn3.5Agに対してはすべてのデータがほぼ係数4の範囲で整理できるので有効な評価法であったが,Sn37Pbに対しては危険側に大きく外れるデータがあるため有効な評価法ではなかった.