高エネルギ白色X線を用いた残留応力スキャニング法に関する研究

• 研究課題/領域番号: 17560058
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 機械材料・材料力学
• 研究機関: 北見工業大学
• 研究代表者: 柴野 純一 北見工業大学, 工学部, 助教授 (60206141)
• 研究分担者: 鈴木 賢治 新潟大学, 人文社会・教育科学系, 教授 (30154537) ; 菖蒲 敬久 日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 技術開発協力員 (90425562)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2006
• 研究課題ステータス: 完了 (2006年度)
• 配分額: 3,500千円 (直接経費: 3,500千円); 2006年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円); 2005年度: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
• キーワード: 白色X線 / 高エネルギーX線 / シンクロトロン放射光 / 内部ひずみ / 残留応力 / 非破壊評価

研究概要

SPring-8のBL14B1とBL28B2において得られる高エネルギー白色X線を用いて,材料内部の応力測定に関する基礎的な実験を行った.試料にはオーステナイト系ステンレス鋼SUS304Lと溶接構造用高張力鋼板WEL-TBN780E (JIS G3128 SHY685)をG型の試験片に加工し用いた.試験片に曲げ応力を負荷し,透過した回折X線のピークエネルギーの変化率から直接負荷方向のひずみを求めた.負荷ひずみはひずみゲージを用いて測定した.測定精度に影響を及ぼすと考えられるいくつかの要因を調査した.それらの因子は結晶粒径,照射ビーム径,照射時間,回折プロファイル形状,回折X線ピーク強度,Bragg角などである.以下に得られた結果を示す.
(1)60〜150keV程度の高エネルギー白色X線を用いれば,厚さ5〜15mmの鉄鋼材料に対し,透過した回折X線を内部ひずみ測定に利用できる.
(2)ゲージ体積内に5000個以上の結晶粒が含まれるように設定すれば,十分な測定精度が得られる.
(3)高エネルギー側の回折を利用し,カウント数をより高くして回折プロファイルをできるだけガウス曲線に近づけると測定誤差は減少する.
(4)SHY685材の高エネルギー白色X線を用いた内部ひずみ測定では,100keV付近のα-Fe 321回折線を利用することでもっとも精度の良い測定が可能である.
(5)γ-Feの複数の格子面のひずみ情報を同時に利用すれば,オーステナイト系ステンレス鋼においても測定精度の向上が達成できる.
(6)高エネルギー白色X線はミリメーターオーダーの材料内部のひずみ測定に有効であることを確認した.

研究成果

• [雑誌論文] Strain Measurement in the Depth of the Order of Millimeter Using High Energy White X-rays (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Hirata, J.Shibano, et al.
  • 雑誌名: Key Engineering Materials 324-325 ページ: 1225-1228
  • NAID: 120002830244
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Strain Measurement in the Depth of the Order of Millimeter Using High Energy White X-rays (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Hirata, et al.
  • 雑誌名: Key Engineering Materials Vols.324-325 ページ: 1225-1228
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Strain Measurement in the Depth of the Order of Millimeter Using High Energy White X-rays (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Hirata, 他5名
  • 雑誌名: Key Engineering Materials 324-325 ページ: 1225-1228
• [雑誌論文] 高エネルギー白色X線による内部応力測定の検討 (2005)
  • 著者名/発表者名: 柴野純一, 他5名
  • 雑誌名: 第40回X線材料強度に関するシンポジウム講演論文集 (Proceedings of The 40th Symposium on X-ray Studies on Mechanical Behaviour of Materials) ページ: 166-171
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Study on Internal Stress Measurement by using High Energy White X-rays (2005)
  • 著者名/発表者名: J.Shibano, et al.
  • 雑誌名: Proceedings of The 40th Symposium on X-ray Studies on Mechanical Behaviour of Materials ページ: 166-171
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] 高エネルギー白色X線による内部応力測定の検討 (2005)
  • 著者名/発表者名: 柴野純一, 他5名
  • 雑誌名: 第40回X線材料強度に関するシンポジウム講演論文集(Proceedings of The 40th Symposium on X-ray Studies on Mechanical Behaviour of Materials) ページ: 166-171