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準安定構造を持つチタン合金のき裂発生および伝ぱ挙動の解明

研究課題

研究課題/領域番号 20F40737
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分外国
審査区分 小区分18010:材料力学および機械材料関連
研究機関九州大学

研究代表者

陳 強  九州大学, 工学研究院, 教授 (30264451)

研究分担者 LIU HANQING  九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2020-11-13 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
2022年度: 500千円 (直接経費: 500千円)
2021年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2020年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
キーワードTitanium alloy / Metastable / Electron Beam Welding / Fatigue / Crack nucleation / Slip deformation / Twinning / Recrystallization / Phase transformation / Titanium Alloy / Crack Nucleation
研究開始時の研究の概要

チタン合金は高強度ゆえに耐熱性にも優れるため自動車や航空機業界に広く応用されており「革新的構造材料」として注目を浴びている。しかし、チタン合金の疲労信頼性とりわけ準安定構造を持つチタン合金の寿命評価法が確立されておらず、喫緊の課題である。本研究では、チタン合金の超高サイクル疲労き裂の発生および伝ぱ挙動に着目し、そのき裂発生のメカニズムに及ぼす準安定構造の影響を最新鋭走査透過電子顕微鏡(STEM/HAADF)法による原子尺度での構造解析に基づいて明らかにすることであり、超高サイクル疲労における疲労寿命の評価法の確立を目指すものである。

研究実績の概要

Definitive evidence for the nanostructured process within FGA is provided by a multi-scale characterization of the nanograin orientation, grain rotation, and the lattice strain up to atom scale by utilizing the transmission Kikuchi diffraction (TKD) and aberration-corrected scanning transmission electron microscope. Direct aging treatment can be used to optimize the mechanical properties of the weldment by decomposition of the thermal martensites and precipitation of the nano lamellar alpha structure within the coarse beta grain, thereby enhancing the crack nucleation resistance. Cracking interfaces of the oxidation domain and topmost nanograins facilitate surface degradation, thereby promoting the stress mismatch along the contact area boundary and giving rise to the formation of macrocrack thereafter with the assistance of oxygen pick-up at the crack tip.

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 4件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (1件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] University of Oxford(英国)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] Sichuan University/Chengdu University/Civil Aviation Flight University China(中国)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] Sichuan university/Chengdu university(中国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Crack initiation and short crack propagation of friction stir welded TC17 alloy joint2023

    • 著者名/発表者名
      Song Jun、Liu Hanqing、Cui Jie、Liu Yongjie、Li Lang、Chen Yao、Wang Qingyuan、Chen Qiang
    • 雑誌名

      International Journal of Fatigue

      巻: 168 ページ: 107426-107426

    • DOI

      10.1016/j.ijfatigue.2022.107426

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of local microstructure on crack initiation in super martensitic stainless steel under very-high-cycle fatigue2022

    • 著者名/発表者名
      Li Xue、Dai Yajun、Wang Xiangyu、Liu Yongjie、Chen Yao、Wang Chong、Zhang Hong、Li Lang、Liu Hanqing、He Chao、Wang Qingyuan
    • 雑誌名

      International Journal of Fatigue

      巻: 163 ページ: 107019-107019

    • DOI

      10.1016/j.ijfatigue.2022.107019

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Slip-driven and weld pore assisted fatigue crack nucleation in electron beam welded TC17 titanium alloy joint2022

    • 著者名/発表者名
      Liu Hanqing、Song Jun、Wang Haomin、Yu Chuanli、Du Yaohan、He Chao、Wang Qingyuan、Chen Qiang
    • 雑誌名

      International Journal of Fatigue

      巻: 154 ページ: 106525-106525

    • DOI

      10.1016/j.ijfatigue.2021.106525

    • 関連する報告書
      2021 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] Enhancement of fatigue resistance by direct aging treatment in electron beam welded Ti5Al2Sn2Zr4Mo4Cr alloy joint2022

    • 著者名/発表者名
      Liu Hanqing、Song Jun、Cao Xiaojian、Xu Luopeng、Du Yaohan、Li Lang、Wang Qingyuan、Chen Qiang
    • 雑誌名

      Materials Science and Engineering: A

      巻: 829 ページ: 142168-142168

    • 関連する報告書
      2021 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] Heterogeneous microstructure and associated mechanical properties of thick electron beam welded Ti5Al2Sn2Zr4Mo4Cr alloy joint2021

    • 著者名/発表者名
      Liu Hanqing、Song Jun、Wang Haomin、Du Yaohan、Yang Kun、Liu Yongjie、Wang Qingyuan、Chen Qiang
    • 雑誌名

      Materials Science and Engineering: A

      巻: 825 ページ: 141850-141850

    • DOI

      10.1016/j.msea.2021.141850

    • 関連する報告書
      2021 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] Comparative study of very high cycle tensile and torsional fatigue in TC17 titanium alloy2020

    • 著者名/発表者名
      Liu Hanqing、Wang Haomin、Huang Zhiyong、Wang Qingyuan、Chen Qiang
    • 雑誌名

      International Journal of Fatigue

      巻: 139 ページ: 105720-105720

    • DOI

      10.1016/j.ijfatigue.2020.105720

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Mean Stress effect on Fatigue Resistance of TC17 Alloy2021

    • 著者名/発表者名
      Hanqing Liu, Qingyuan Wang, Qiang Chen
    • 学会等名
      Advanced Materials Wed Congress
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2020-11-16   更新日: 2024-03-26  

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