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バルク金属ガラスにおける超高疲労限度・高破壊靱性特性の把握とそのメカニズムの検討

研究課題

研究課題/領域番号 18029023
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関宇部工業高等専門学校

研究代表者

藤田 和孝  宇部工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (10156862)

研究分担者 吉田 政司  独立行政法人国立高等専門学校機構宇部工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (10370024)
徳永 仁夫  独立行政法人国立高等専門学校機構宇部工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (70435460)
幡中 憲治  独立行政法人国立高等専門学校機構宇部工業高等専門学校, 校長 (60026193)
研究期間 (年度) 2006 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
6,300千円 (直接経費: 6,300千円)
2007年度: 3,200千円 (直接経費: 3,200千円)
2006年度: 3,100千円 (直接経費: 3,100千円)
キーワードバルク金属ガラス / アモルファス / 疲労 / 疲労き裂 / せん断帯 / 破壊靭性 / 破壊力学 / フラクトグラフィ
研究概要

CuHfTiやCuZrTiバルク金属ガラス(BMG){それぞれCu_<60>Hf_<25>Ti_<15>,Cu_<60>Zr_<30>Ti_<10>}よりも,ガラス形成能に優れたCuZrAgAl BMG{Cu_<36>Zr_<48>Ag_8Al_8}について,疲労試験を実施した.その結果,疲労限度(σw)は1030MPa,耐久比は0.56を示し,これらはCuZrTiやCuHfTi BMGよりも高い値を示した(CuZrTi;980MPa,0.49,CuHfTi;870MPa,0.41).また,CuZrAgAl BMGを用いて,直径を従来の約0.8mmかち約4mmと大きくした試験片を用いてσwを求めたところ,σwは約43%低い590MPaを示し,寸法効果が見られた.Zr_<50>Cu_<30>Ni_<10>Al_<10>BMGを用いて,陽電子消滅法により応力の繰返しに伴うフリーボリューム(FV)の変化を測定した.BMGの疲労過程では一般にFVが減少し靭性が低下したと見られているが,FVはむしろ増加する傾向を示した.今後,追試を行い確認する必要がある.破壊靭性試験は,未だ平面ひずみ破壊靭性(K_<IC>)が求められていないCu-Zr基BMGにおいて,やはりガラス形成能の高いCuZrAgAl BMGを用いて実施するとともに,ZrCuAl BMGにおいて共晶から亜共晶側に組成を振ったBMG)を用いて実施した.CuZrAgAl BMGのK_<IC>は17MPa・m^(1/2)を示した.共晶組成のZr_<50>Cu_<40>Al_<10>から亜共晶側へ組成を振ったZr_<55>Cu_<35>Al_<10>,Zr_<60>Cu_<30>Al_<10>BMGではK_<IC>は,大幅に上昇する傾向を示すとともに,ばらつきが小さくなり,さらにガラス遷移温度直下での緩和後も低下が少なかった.これはクラスター間のZr-Zr結合が増えることに起因していると考えられる。

報告書

(2件)
  • 2007 実績報告書
  • 2006 実績報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2008 2007 2006

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (12件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Ultrahigh Fatigue Strength in Ti-based Bulk Metallic Glass2008

    • 著者名/発表者名
      Kazutaka Fujita
    • 雑誌名

      Reviews on Advanced Materials Science (掲載確定)

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] バルク金属ガラスの破壊靭性と試験片表面におけるせん断帯長さ,き裂開口変位およびストレッチゾーン幅の関係2008

    • 著者名/発表者名
      吉田展之
    • 雑誌名

      日本金属学会誌 72

      ページ: 305-310

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Zr-Cu-Alバルク金属ガラスの破壊靭性に及ぼすZr濃度および熱処理の影響2007

    • 著者名/発表者名
      吉田展之
    • 雑誌名

      日本金属学会誌 71

      ページ: 730-735

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of Loading Rates, Notch Root Radius and Specimen Thickness on Fracture Toughness in Bulk Metallic Glasses2007

    • 著者名/発表者名
      Kazutaka FUJITA, Akinori Okamoto, Nobuyuki Nishiyama, Yoshihiko Yokoyama, Hisamichi Kimura, Akihisa Inoue
    • 雑誌名

      Journal of Alloys and Compounds Vol.434-435

      ページ: 22-27

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Ti基およびCu基ナノ結晶分散型バルク金属ガラスの疲労強度2006

    • 著者名/発表者名
      藤田和孝, 橋本哲郎, 張 偉, 西山信行, 馬 朝利, 木村久道, 井上明久
    • 雑誌名

      日本金属学会誌 70巻,10号

      ページ: 816-823

    • NAID

      10018310722

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [学会発表] 引張塑性伸びを示すZr基バルク金属ガラスの開発2008

    • 著者名/発表者名
      横山嘉彦
    • 学会等名
      日本金属学会2007年度春期大会
    • 発表場所
      武蔵工業大学世田谷キャンパス
    • 年月日
      2008-03-27
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 亜共晶組成Zr基BMGの引張圧縮塑性変形挙動2008

    • 著者名/発表者名
      徳永仁夫
    • 学会等名
      日本金属学会2007年度春期大会
    • 発表場所
      武蔵工業大学世田谷キャンパス
    • 年月日
      2008-03-27
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Co基,Fe基およびTi基バルク金属ガラスにおける疲労き裂発生・進展機構のフラクトグラフィ的検討2008

    • 著者名/発表者名
      藤田和孝
    • 学会等名
      日本金属学会2007年度春期大会
    • 発表場所
      武蔵工業大学世田谷キャンパス
    • 年月日
      2008-03-27
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Cu-Zr-Ag-Alバルク金属ガラスの疲労特性2008

    • 著者名/発表者名
      松尾大輔
    • 学会等名
      日本金属学会2007年度春期大会
    • 発表場所
      武蔵工業大学世田谷キャンパス
    • 年月日
      2008-03-26
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Cu-Zr-Ag-Alバルク金属ガラスの破壊靭性2008

    • 著者名/発表者名
      坂本有卯機
    • 学会等名
      日本金属学会2007年度春期大会
    • 発表場所
      武蔵工業大学世田谷キャンパス
    • 年月日
      2008-03-26
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 亜共晶組成Zr基BMGの引張・圧縮破壊挙動2008

    • 著者名/発表者名
      城田明典
    • 学会等名
      日本金属学会2007年度春期大会
    • 発表場所
      武蔵工業大学世田谷キャンパス
    • 年月日
      2008-03-26
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] EFFECT OF COMPOSITION AND HEAT TREATMENT ON FRACTURE TOUGHNESS IN ZR-CU-AL BULK METALLIC GLASS2007

    • 著者名/発表者名
      Kazutaka Fujita
    • 学会等名
      6th Pacific Rim International Conference on Advanced Materials and Processing
    • 発表場所
      ICC, Jeju, Korea
    • 年月日
      2007-11-05
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] バルク金属ガラスにおける超高疲労限度と高破壊靭性2007

    • 著者名/発表者名
      藤田和孝
    • 学会等名
      (独)科学技術振興機構(JST)戦略的創造研究推進事業・発展研究(SORST) 21世紀型新材料「金属ガラス」シンポジウム
    • 発表場所
      日本科学未来館(東京,お台場)
    • 年月日
      2007-09-22
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] バルク金属ガラスの破壊靭性と試験片表面におけるせん断帯長さ,き裂開口変位およびストレッチゾーン幅の関係2007

    • 著者名/発表者名
      吉田展之
    • 学会等名
      日本金属学会2007年度秋期大会
    • 発表場所
      岐阜大学工学部
    • 年月日
      2007-09-19
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 圧子圧入法によるFe基バルク金属ガラスの破壊靭性評価2007

    • 著者名/発表者名
      徳永仁夫
    • 学会等名
      日本金属学会2007年度秋期大会
    • 発表場所
      岐阜大学工学部
    • 年月日
      2007-09-19
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Fatigue Strength in Co- and Fe-based High Strength Bulk Metallic Classes2007

    • 著者名/発表者名
      Kazutaka Fujita
    • 学会等名
      14th Interenational Symposium on Metastable and Nano Materials
    • 発表場所
      Corfu, Greece
    • 年月日
      2007-08-26
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Co基,Fe基バルク金属ガラスの疲労特性2007

    • 著者名/発表者名
      藤田和孝
    • 学会等名
      粉体粉末冶金協会2007年度春期大会
    • 発表場所
      早稲田大学国際会議場
    • 年月日
      2007-06-05
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [図書] エレクトロニクス用途におけるガラスの超精密加工[技術全集]2008

    • 著者名/発表者名
      松村 隆
    • 総ページ数
      552
    • 出版者
      技術情報協会
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

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公開日: 2006-04-01   更新日: 2018-03-28  

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