| 研究課題/領域番号 |
19H02034
|
|---|
| 研究種目 |
基盤研究(B)
|
| 配分区分 | 補助金 |
|---|
| 応募区分 | 一般 |
|---|
| 審査区分 |
小区分18010:材料力学および機械材料関連
|
|---|
| 研究機関 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 |
|---|
研究代表者 |
小熊 博幸 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 構造材料研究拠点, 主幹研究員 (80515122)
|
|---|
| 研究分担者 |
吉中 奎貴 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 構造材料研究拠点, 主任研究員 (00825341)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
|
| 配分額 *注記 |
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2022年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2020年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2019年度: 9,880千円 (直接経費: 7,600千円、間接経費: 2,280千円)
|
|---|
| キーワード | 超高サイクル疲労 / 内部起点型破壊 / 真空環境 / 組織微細化 / 凝着 / 粒状領域 / 高強度金属材料 / 放射光X線nano-CT |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
高強度金属材料において「超高サイクル疲労」の重要性が指摘されている。超高サイクル疲労の特徴である内部起点型破壊の破面上には粒状の様相を呈した特異な領域（粒状領域）が形成される。しかし、その領域の形成機構について統一的な見解は得られていない。本研究では「疲労き裂が曝される環境」と「力学的条件」に着目し、粒状領域の形成機構を実験的に明らかにする。そして、理論的に内部起点型破壊の強度ならびに寿命を精度よく予測するための基盤を築く。
|
| 研究成果の概要 |
チタン合金の超高サイクル疲労における内部起点型破壊の起点周囲の破面上には粒状の様相を呈した特異な領域が形成される（以下、粒状領域）。「疲労き裂が曝される環境」と「力学的条件」に着目し、粒状領域の形成過程ならびに形成を支配する因子の詳細を実験的に明らかにすることを目的とした。球面試験片を用いたモデル実験を行い、詳細な観察ならびに分析の結果、真空中での表面接触と分離の繰返しが凹凸の形成を引き起こし、組織の微細化と凝着が支配的な現象であることが明らかになった。これらの現象が表面起点き裂と内部起点き裂の進展特性の違いに影響していることが示唆された。そして、新たな内部疲労き裂進展モデルを提唱した。
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
超高サイクル疲労における内部疲労き裂の進展機構について、材料の種類に依存しないモデルを示したことにより、高強度金属材料に関して統一的な疲労強度・寿命の評価と予測手法を確立できることが示唆される。そして、破壊機構の詳細が明らかになることにより、超高サイクル域における高強度化や長寿命化ならびにバラツキを小さくするための材料設計や構造設計の指針を出すことが可能になると思われる。本研究の成果が、高強度金属材料を適用する機械構造物の高信頼性化へと繋がることが期待される。
|
