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非鉛はんだの非比例クリープ疲労に及ぼす元素添加の影響解明と寿命予測モデルの構築

研究課題

研究課題/領域番号 17K14562
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 機械材料・材料力学
研究機関立命館大学

研究代表者

小川 文男  立命館大学, 理工学部, 助教 (00424812)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2019年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2017年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワード多軸疲労 / クリープ / はんだ材料 / 材料試験 / 非鉛はんだ / 疲労 / クリープ疲労 / ミニチュア試験 / 機械材料・材料力学
研究成果の概要

Sn1.0Ag0.7Cuをベースとして元素を添加した非鉛はんだの多軸クリープ疲労特性を明らかにすべく、実験とともに理論的なアプローチを行った。以下、実験の内容について述べる。標点間直径4 mmのミニチュア試験片について軸・ねじりの非比例疲労試験、クリープ疲労試験を行うため、微小荷重を高精度で測定可能な中空円筒形のロードセルを製作した。円形負荷における試験が実施可能であることを確認した。さらに、標点間直径2 mm以下の試験片について軸・ねじりの疲労試験、クリープ疲労試験を行うための試験機の開発を行った。試験片に捩じり角を与えて、一定に保持しながら、引張圧縮負荷を付与することが出来る試験機である。

研究成果の学術的意義や社会的意義

はんだ材料について小型のミニチュア試験片を用いた多軸の疲労試験、クリープ疲労試験はこれまでにほとんど実施されておらず、はんだ接合部の長期寿命については明らかとされていない。クリープ疲労を考慮すると、元素添加が有効であるかどうかも確認されていない。本研究では実験、理論の両面から多軸クリープ疲労寿命を明らかにするためのアプローチを行うとともに、クリープと疲労に関する実験データ蓄積と寿命解析を行った。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (33件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (24件) (うち国際共著 5件、 査読あり 23件、 オープンアクセス 12件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 6件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Investigation of fatigue strength under wide-ranged biaxial stress for two types of stainless steel using a thin-walled hollow cylinder specimen2020

    • 著者名/発表者名
      Shunsuke Saito, Fumio Ogawa, Takamoto Itoh
    • 雑誌名

      International Journal of Fatigue

      巻: 136 ページ: 105611-105611

    • DOI

      10.1016/j.ijfatigue.2020.105611

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 薄板試験片を用いたサンプリングクリープ試験による改良9Cr-1Mo鋼のクリープ損傷評価法の検討2019

    • 著者名/発表者名
      Hideyuki Kanayama, Noritake Hiyoshi, Fumio Ogawa, Mie Kawabata, Takamoto Itoh, Takashi Wakai
    • 雑誌名

      材料

      巻: 68 号: 5 ページ: 421-428

    • DOI

      10.2472/jsms.68.421

    • NAID

      130007651369

    • ISSN
      0514-5163, 1880-7488
    • 年月日
      2019-05-15
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Production of hollow germanium alloy quasi-spheres through a coaxial nozzle2019

    • 著者名/発表者名
      Kunal D. Bhagat, Truong V Vu, John C. Wells, Hideyuki Takakura, Yu Kawano, Fumio Ogawa
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 58 号: 6 ページ: 068001-068001

    • DOI

      10.7567/1347-4065/ab1b59

    • NAID

      210000155808

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Cyclic plastic behavior of additively manufactured Ti-6Al-4V under uniaxial and multiaxial non-proportional loading2019

    • 著者名/発表者名
      Bressan Stefano、Ogawa Fumio、Itoh Takamoto、Berto Filippo
    • 雑誌名

      International Journal of Fatigue

      巻: 126 ページ: 155-164

    • DOI

      10.1016/j.ijfatigue.2019.05.003

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Evaluation of the low-cycle fatigue strength of Sn3.0Ag0.5Cu solder at 313 and 353 K using a small specimen2019

    • 著者名/発表者名
      Ogawa Fumio、Hiyoshi Noritake、Itoh Takamoto
    • 雑誌名

      Materials Testing

      巻: 61 号: 8 ページ: 719-723

    • DOI

      10.3139/120.111376

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluation of Non-proportional Multiaxial Fatigue Strength of Lead-free Solder with Elements Addition2019

    • 著者名/発表者名
      Keiwa Makino, Fumio Ogawa, Takamoto Itoh
    • 雑誌名

      MATEC Web of Conferences

      巻: 300 ページ: 12004-12004

    • DOI

      10.1051/matecconf/201930012004

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Fatigue Life Properties of Stainless Steels in Wide Ranged Biaxial Stress States using a Hollow Cylinder Specimen2019

    • 著者名/発表者名
      Shunsuke Saito, Fumio Ogawa, Takamoto Itoh
    • 雑誌名

      MATEC Web of Conferences

      巻: 300 ページ: 09004-09004

    • DOI

      10.1051/matecconf/201930009004

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Creep Damage Evaluation using Uniaxial Miniature Specimens for Multiaxially Damaged Components2019

    • 著者名/発表者名
      Rui Kosaka, Fumio Ogawa, Takamoto Itoh, Masao Sakane
    • 雑誌名

      MATEC Web of Conferences

      巻: 300 ページ: 07003-07003

    • DOI

      10.1051/matecconf/201930007003

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Evaluation of Multiaxial Creep-fatigue Strength for High Chromium Steel under Non-proportional Loading2019

    • 著者名/発表者名
      Yuuki Kasamuta, Fumio Ogawa, Takamoto Itoh, Hiroyasu Tanigawa
    • 雑誌名

      MATEC Web of Conferences

      巻: 300 ページ: 07002-07002

    • DOI

      10.1051/matecconf/201930007002

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Multiaxial fatigue strength under non-proportional loading of additively manufactured notched components of Ti-6Al-4V2019

    • 著者名/発表者名
      Stefano Bressan, Javad Razavi, Fumio Ogawa, Takamoto Itoh, Filippo Berto
    • 雑誌名

      MATEC Web of Conferences

      巻: 300 ページ: 03005-03005

    • DOI

      10.1051/matecconf/201930003005

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Bending and Torsion Fatigue-Testing Machine Developed for Multiaxial Non-Proportional Loading2019

    • 著者名/発表者名
      Ogawa Fumio、Shimizu Yusuke、Bressan Stefano、Morishita Takahiro、Itoh Takamoto
    • 雑誌名

      Metals

      巻: 9 号: 10 ページ: 1115-1115

    • DOI

      10.3390/met9101115

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Influence of notch sensitivity and crack initiation site on low cycle fatigue life of notched components under multiaxial non-proportional loading2019

    • 著者名/発表者名
      Stefano Bressan, Fumio Ogawa, Takamoto Itoh, Filippo Berto
    • 雑誌名

      Fracture and Structural Integrity

      巻: 47 号: 47 ページ: 126-140

    • DOI

      10.3221/igf-esis.47.10

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Low cycle fatigue behavior of additively manufactured Ti-6Al-4V under non-proportional and proportional loading2019

    • 著者名/発表者名
      Bressan Stefano、Ogawa Fumio、Itoh Takamoto、Berto Filippo
    • 雑誌名

      Frattura ed Integrita' Strutturale

      巻: 13 号: 48 ページ: 18-25

    • DOI

      10.3221/igf-esis.48.03

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Fatigue life properties of stainless steels in wide ranged biaxial stress state2019

    • 著者名/発表者名
      Shunsuke Saito, Fumio Ogawa, Takamoto Itoh
    • 雑誌名

      Key Engineering Materials

      巻: 795 ページ: 60-65

    • DOI

      10.4028/www.scientific.net/kem.795.60

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermal conductivity and tensile properties of carbon nanofiber-reinforced aluminum-matrix composites fabricated via powder metallurgy: Effects of ball-milling and extrusion conditions on microstructures and resultant composite properties2019

    • 著者名/発表者名
      Fumio Ogawa, Shuji Yamamoto, Chitoshi Masuda
    • 雑誌名

      Acta Metallurgica Sinica (English Journal)

      巻: 32 号: 5 ページ: 573-584

    • DOI

      10.1007/s40195-018-0811-8

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multiaxial fatigue properties of stainless steel under seven loading paths consisting of cyclic inner pressure and push-pull loading2018

    • 著者名/発表者名
      Morishita Takahiro、Takada Yuta、Ogawa Fumio、Hiyoshi Noritake、Itoh Takamoto
    • 雑誌名

      Theoretical and Applied Fracture Mechanics

      巻: 96 ページ: 387-397

    • DOI

      10.1016/j.tafmec.2018.05.015

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of additional elements on the low-cycle-fatigue characteristics of Sn-1.0Ag-0.7Cu solder obtained using a miniature-sized specimen2018

    • 著者名/発表者名
      Hideyuki Kanayama, Yutaka Konishi, Fumio Ogawa, Takamoto Itoh, Masao Sakane, Mitsuo Yamashita, Hiroaki Hokazono
    • 雑誌名

      International Journal of Fatigue

      巻: 116 ページ: 180-191

    • DOI

      10.1016/j.ijfatigue.2018.06.023

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Low-Cycle Fatigue Testing Using a Small Specimen of Sn-58Bi Solder at 313K and 353K2018

    • 著者名/発表者名
      Ogawa Fumio、Hiyoshi Noritake、Konishi Yutaka、Itoh Takamoto
    • 雑誌名

      Journal of Electronic Materials

      巻: 48 号: 3 ページ: 1777-1784

    • DOI

      10.1007/s11664-018-06871-3

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fatigue testing and evaluation of fatigue strength under multiaxial stress state; Why do we need fatigue testing?2018

    • 著者名/発表者名
      Takamoto Itoh, Fumio Ogawa, Takahiro Morishita
    • 雑誌名

      MATEC Web of Conferences

      巻: 159 ページ: 01050-01050

    • DOI

      10.1051/matecconf/201815901050

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Evaluation of multiaxial low cycle fatigue cracks in Sn-8Zn-3Bi solder under non-proportional loading2018

    • 著者名/発表者名
      Fumio Ogawa, Takamoto Itoh, Takaei Yamamoto
    • 雑誌名

      International Journal of Fatigue

      巻: 110 ページ: 215-224

    • DOI

      10.1016/j.ijfatigue.2018.01.021

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Strong, ductile, and thermally conductive carbon nanotube-reinforced aluminum matrix composites fabricated by ball-milling and hot extrusion of powders encapsulated in aluminum containers2018

    • 著者名/発表者名
      Fumio Ogawa, Shuji Yamamoto, Chitoshi Masuda
    • 雑誌名

      Materials Science and Engineering: A

      巻: 711 ページ: 460-469

    • DOI

      10.1016/j.msea.2017.11.077

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] In situ chemical vapor deposition of metals on vapor-grown carbon fibers and fabrication of aluminum-matrix composites reinforced by coated fibers2018

    • 著者名/発表者名
      Fumio Ogawa, Chitoshi Masuda, Hidetoshi Fujii
    • 雑誌名

      Journal of Materials Science

      巻: 53 号: 7 ページ: 5036-5050

    • DOI

      10.1007/s10853-017-1921-9

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Eighth International Conference on Low Cycle Fatigueに参加して2017

    • 著者名/発表者名
      小川文男
    • 雑誌名

      材料

      巻: 66 ページ: 868-868

    • NAID

      130006922194

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Evaluation and visualization of multiaxial fatigue behavior under random non-proportional loading condition2017

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Morishita, Fumio Ogawa, Takamoto Itoh
    • 雑誌名

      Fracture and structural integrity

      巻: 41 号: 41 ページ: 45-53

    • DOI

      10.3221/igf-esis.41.07

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Evaluation of Creep-fatigue Properties for Mod.9Cr-1Mo Steel under Proportional and Non-Proportional Loading2019

    • 著者名/発表者名
      Kotaro Fukuike, Fumio Ogawa, Noritake Hiyoshi, Takamoto Itoh
    • 学会等名
      10th Japan-China Bilateral Symposium on High Temperature Strength of Materials
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Multiaxial Creep-fatigue Failure Mode for High Chromium Steel Considering Interaction of Creep Damage and Loading Non-proportionality2019

    • 著者名/発表者名
      Yuki Kasamuta, Fumio Ogawa, Takamoto Itoh, Hiroyasu Tanigawa, Takashi Nozawa
    • 学会等名
      10th Japan-China Bilateral Symposium on High Temperature Strength of Materials
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 改良9Cr-1Mo鋼の高温クリープ疲労特性 (クリープ破損機構の検討)2019

    • 著者名/発表者名
      小川文男, 福池晃太郎, 旭吉雅健,伊藤隆基
    • 学会等名
      日本機械学会材料力学部門若手シンポジウム, 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Evaluation of creep-fatigue properties of F82H steel by considering interaction of non-proportional loading and relaxation2018

    • 著者名/発表者名
      Yuuki Kasamuta, Fumio Ogawa, Yuuya Murakami, Takamoto Itoh, Hiroyasu Tanigawa
    • 学会等名
      6th International Conference on Advanced Steels (ICAS 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Low cycle fatigue properties of lead-free solders acquired small sized specimen2017

    • 著者名/発表者名
      Fumio Ogawa
    • 学会等名
      8th International Conference on Low Cycle Fatigue
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Carbon nanotube-reinforced aluminum matrix composites fabricated by hot extrusion of ball-milled powders encapsulated in aluminum containers2017

    • 著者名/発表者名
      Fumio Ogawa
    • 学会等名
      5th Intl. Symp. on Composite, Ceramic and Nano Materials Processing, Characterization and Applications, SIPS 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Deposition of metals on vapor grown carbon fibers via in-situ chemical vapor deposition and fabrication of metal matrix composites utilizing coated fibers2017

    • 著者名/発表者名
      Fumio Ogawa
    • 学会等名
      5th Intl. Symp. on Composite, Ceramic and Nano Materials Processing, Characterization and Applications, SIPS 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Nanocarbon-reinforced metal matrix composites toward low carbon society2017

    • 著者名/発表者名
      Fumio Ogawa
    • 学会等名
      Nanotechnology Workshop, Taiwan Nanotechnology Industry Development Association
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [備考] 立命館大学研究者データベース

    • URL

      http://research-db.ritsumei.ac.jp/Profiles/118/0011772/profile.html

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-12-28  

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