| 研究概要 |
金属間化合物TiAlの代表的な組織のひとつにラメラ組織があり,他の組織に比べて優れた強度特性を示すことが知られている.本研究では,ラメラ組織をもつTiAl鋳造材を用いて疲労き裂進展特性の組織依存性,特にラメラ組織の異方性について検討し、破壊メカニズムを明らかにした.主たる成果は以下のように要約される.
1.き裂がラメラ層に平行に進展する場合のき裂進展抵抗は,垂直に進展する場合と比べてかなり低く,き裂閉口を考慮しても同様である.
2.詳細なき裂の表面および断面の観察,および破面の観察などに基づいて,き裂がラメラ層に平行に進展する場合はき裂先端後方において未連結部分が多く存在する.
3.き裂がラメラ層に垂直に進展する場合,き裂の未連結部分はほとんど観察されない.
4.き裂の未連結部分のブリッジング,すなわち荷重負担により,実際のき裂先端の応力拡大係数は応力とき裂長さから求められる見掛けの応力拡大係数よりも小さくなる.したがって,き裂がラメラ層と平行に進展する場合と垂直に進展する場合のき裂進展抵抗の差は,測定された結果よりさらに大きくなる.
き裂の未連結部分によるき裂先端の応力拡大係数の低下について,有限要素法を用いて検討しているが,試験片ごとに未連結部分の存在の程度は異なるので,定量的な評価は実際にはあまり意味を持たないと考えられる.しなわち,本研究の成果は,き裂がラメラ層に平行に進展する場合の進展抵抗は著しく低いことを考慮して,実用における組織制御方法や使用方法などに注意すべきであることを示している.
なお,当初5種類の組織について疲労特性を評価し,最適組織を検討する計画であったが,申請者らの以前の研究^<1)>においてラメラ層が疲労特性に優れることがわかったので,上記の点に焦点を絞り研究を行った.
1)柴田・ほか3名,金属間化合物TiAlの疲労強度および疲労き裂進展特性,日本機械学会論文集A編,61-586,1205-1211(1995)。
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