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超高強度Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金の疲労特性に関する基礎研究

研究課題

研究課題/領域番号 22KF0310
補助金の研究課題番号 22F22720 (2022)
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分基金 (2023)
補助金 (2022)
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 CHEN YAO  九州大学, 工学研究院, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2023-03-08 – 2025-03-31
研究課題ステータス 完了 (2024年度)
配分額 *注記
2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
2024年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
2023年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2022年度: 500千円 (直接経費: 500千円)
キーワードMg-RE alloy / Very-high-cycle fatigue / Heat treatment / β' nano-precipitates / Damage accumulation / Nano-precipitates / Crack nucleation / Very high cycle fatigue / Crack initiation / Oxidation / Oxygen embrittlement
研究開始時の研究の概要

The proposed research is to undertake quasi-in situ fatigue observation to characterize fatigue transitions from a crack-free stage to a cracked stage, and further short crack growth stage. This study aims at revealing dislocation structures associated with nucleation of microcracks and connecting atomic scale deformation with macroscopic fatigue performance.

研究実績の概要

For the beta prime nanoprecipitates and LPSO co-strengthened Mg-RE alloy, unique oxide nodules are observed as a type of fatigue damage that facilitates crack initiation, differing from typical slip-band structures. The presence of LPSO lamellae and dense distributed beta prime nano-precipitates contributes to the high localization of fatigue damage in the form of oxide nodules. These fatigue-induced oxide nodules form and expand within the soft alpha-Mg layer, but their growth is constrained by the surrounding strong LPSO lamellae, resulting in microcrack nucleation. Ultimately, clusters of microcracks along the LPSO/oxide interface merge along the damage bands, leading to the trans-granular crack initiation. Due to the synergistic effect of the LPSO lamellae and the dense beta prime nanoprecipitates, the fatigue life is accordingly prolonged compared to the LPSO-strengthened Mg-RE alloy. The findings offer valuable insights into the potential for designing and modifying microstructures to enhance the fatigue performance of Mg-RE alloys.

報告書

(3件)
  • 2024 実績報告書
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実績報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 3件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 1件)

  • [国際共同研究] Chendu University/Sichuan University/Shanghai Jiao Tong University(中国)

    • 関連する報告書
      2024 実績報告書
  • [国際共同研究] Sichuan University/Chengdu University(中国)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Effect of heat treatment on fatigue life improvement of Mg-Gd-Zn-Zr alloy2024

    • 著者名/発表者名
      Chen Yao、Shuai Qi、Wu Yujuan、Peng Liming、Su Ning、Liu Fulin、He Chao、Li Lang、Liu Yongjie、Chen Qiang、Wang Qingyuan
    • 雑誌名

      Materials Science and Engineering: A

      巻: 906 ページ: 146563-146563

    • DOI

      10.1016/j.msea.2024.146563

    • 関連する報告書
      2024 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] Fatigue-induced oxidation assisting microcrack nucleation in Mg-RE alloy under ultrasonic fatigue2023

    • 著者名/発表者名
      Chen Yao、Shuai Qi、Wu Yujuan、Peng Liming、Shao Xiaohong、Liu Fulin、He Chao、Li Lang、Liu Yongjie、Wang Qingyuan、Xie Shaoxiong、Chen Qiang
    • 雑誌名

      Scripta Materialia

      巻: 236 ページ: 115643-115643

    • DOI

      10.1016/j.scriptamat.2023.115643

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Oxide nodule assisting fatigue crack initiation in hierarchical anisotropic nanostructured Mg-RE alloy2023

    • 著者名/発表者名
      Chen Yao、Shuai Qi、Wu Yujuan、Peng Liming、Shao Xiaohong、Liu Fulin、He Chao、Li Lang、Liu Yongjie、Wang Qingyuan、Xie Shaoxiong、Chen Qiang
    • 雑誌名

      International Journal of Fatigue

      巻: 175 ページ: 107820-107820

    • DOI

      10.1016/j.ijfatigue.2023.107820

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著

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公開日: 2022-11-17   更新日: 2025-12-26  

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