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高強度チタン合金における内部起点型微小き裂の可視化と超高サイクル疲労機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 24246024
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 機械材料・材料力学
研究機関北海道大学

研究代表者

中村 孝  北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30237408)

研究分担者 柴山 環樹  北海道大学, 工学研究院, 准教授 (10241564)
塩澤 大輝  神戸大学, 工学研究科, 准教授 (60379336)
中井 善一  神戸大学, 工学研究科, 教授 (90155656)
小熊 博幸  北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80515122)
渡辺 精一  北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60241353)
連携研究者 上杉 健太朗  光輝度光科学研究センター, 研究員 (80344399)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
44,460千円 (直接経費: 34,200千円、間接経費: 10,260千円)
2014年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
2013年度: 14,430千円 (直接経費: 11,100千円、間接経費: 3,330千円)
2012年度: 23,400千円 (直接経費: 18,000千円、間接経費: 5,400千円)
キーワード疲労 / ギガサイクル疲労 / トモグラフィ / 内部起点型疲労亀裂 / 疲労亀裂進展 / 放射光 / 真空 / チタン合金 / 内部起点型破壊 / き裂伝搬 / 超高サイクル疲労 / き裂発生 / き裂伝播
研究成果の概要

超高サイクル域における軸荷重疲労試験が行われ,放射光μCTイメージングにより材料内部に発生する微小き裂が観察された.内部き裂周囲の環境がき裂進展に及ぼす影響を明らかにするため,da/dNと応力拡大係数範囲の関係が測定され,真空中表面き裂のそれと比較された.その結果,内部き裂は1.0E-10m/cycleの極めて低速で進展するのに対し,表面に到達した後のき裂は1.0E-7m/cycle 程度の高速で進展することがわかった.内部き裂の進展速度は真空中表面き裂の進展速度に一致し,内部き裂周囲の真空に類似した環境が超高サイクル疲労における内部き裂進展過程に大きな影響を与えることが明らかとなった.

報告書

(4件)
  • 2014 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2015 2014 2013 2012

すべて 雑誌論文 (6件) (うち謝辞記載あり 2件、 オープンアクセス 3件、 査読あり 1件) 学会発表 (10件)

  • [雑誌論文] Ti-6Al-4Vにおける内部起点型疲労き裂進展の放射光µCTイメージングによる観察2014

    • 著者名/発表者名
      吉中奎貴,中村孝,中山慎也,塩澤大輝,中井善一,上杉健太朗
    • 雑誌名

      日本材料学会第32回疲労シンポジウム講演論文集

      巻: 1 ページ: 223-227

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Ti-6Al-4V 合金における微小疲労亀裂進展に及ぼす真空環境の影響2014

    • 著者名/発表者名
      髙久和明,中村孝,小熊博幸
    • 雑誌名

      日本機械学会M&M2014 カンファレンス

      巻: OS2105

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [雑誌論文] Ti-6Al-4V 合金における材料内部組織の放射光μCT イメージングによる非破壊観察2014

    • 著者名/発表者名
      中村孝,高久和明,吉中奎貴,塩澤大輝,中井喜一,上杉健太朗
    • 雑誌名

      平成26 年度SPring-8 一般課題実験報告書

      巻: 2014A1459

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Ti-6Al-4V 合金における内部起点型微小疲労き裂の発生および進展初期過程のμCT イメージングによる観察2014

    • 著者名/発表者名
      中村孝,高久和明,吉中奎貴,塩澤大輝,中井喜一,上杉健太朗
    • 雑誌名

      平成26 年度SPring-8 成果公開優先利用課題実験報告書

      巻: 2014A1020

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 放射光μCTイメージングを用いたアルミニウム合金の腐食疲労におけるピットの成長およびき裂発生過程の4D解析2014

    • 著者名/発表者名
      塩澤大輝,岡田宗大,中井善一
    • 雑誌名

      軽金属

      巻: 64 号: 11 ページ: 564-569

    • DOI

      10.2464/jilm.64.564

    • NAID

      130004775045

    • ISSN
      0451-5994, 1880-8018
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Fatigue Crack Propagation Mode Transition under Cyclic Torsion Using Micro-CT Imaging with Ultra-Bright Synchrotron Radiation2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Nakai, D. Shiozawa, T. Murakami, and H. Nosho
    • 雑誌名

      Proceedings of the 4th International Conference on Crack Paths

      巻: -

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Observation of internal small fatigue cracks in Ti-6Al-4V by using synchrotron radiation micro-computed tomography imaging at SPring-82015

    • 著者名/発表者名
      Yoshinaka,T. Nakamura,D. Shiozawa,Y. Nakai,K. Uesugi
    • 学会等名
      International Conference on Advanced Technology in Experimental Mechanics 2015 (ATEM’15)
    • 発表場所
      LOISIR HOTEL TOYOHASHI
    • 年月日
      2015-10-04 – 2015-10-08
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 高輝度放射光の回折コントラストイメージングによる疲労過程中の転位構造変化の観察2015

    • 著者名/発表者名
      中井善一,塩澤大輝,松田翔太,中尾亮太,淺川直也,菊池将一
    • 学会等名
      日本機械学会関西支部,第90期定時総会講演会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2015-03-16 – 2015-03-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Ti-6Al-4Vにおける内部起点型疲労き裂進展の放射光µCTイメージングによる観察2014

    • 著者名/発表者名
      吉中奎貴,中村孝,中山慎也,塩澤大輝,中井善一,上杉健太朗
    • 学会等名
      日本材料学会第32回疲労シンポジウム
    • 発表場所
      高山市民文化会館
    • 年月日
      2014-11-06 – 2014-11-08
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Ti-6Al-4V 合金における微小疲労亀裂進展に及ぼす真空環境の影響2014

    • 著者名/発表者名
      髙久和明,中村孝,小熊博幸
    • 学会等名
      日本機械学会M&M2014 カンファレンス
    • 発表場所
      福島
    • 年月日
      2014-07-19 – 2014-07-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 放射光μCTイメージングを用いたTi-6Al-4V内部に発生する微小疲労き裂の検出 OS13072013

    • 著者名/発表者名
      中山慎也,中村孝,小熊博幸,塩澤大輝,中井善一,上杉健太朗
    • 学会等名
      日本機械学会M&M2013カンファレンス
    • 発表場所
      岐阜大学(岐阜市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 高輝度放射光を用いた回折コントラストトモグラフィによる疲労損傷評価に関する検討 OS15032013

    • 著者名/発表者名
      松田翔太,政田尚也,塩澤大輝,中井善一,三浦亮太郎
    • 学会等名
      日本機械学会M&M2013カンファレンス
    • 発表場所
      岐阜大学(岐阜市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 高輝度放射光を用いた回折コントラストイメージによるき裂発生過程の結晶組織観察2013

    • 著者名/発表者名
      政田尚也, 松田翔太, 塩澤大輝, 中井善一
    • 学会等名
      日本材料学会第16回破壊力学シンポジウム
    • 発表場所
      阿蘇ファームランド(阿蘇村)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 超高サイクル疲労機構の解明を目指して2013

    • 著者名/発表者名
      中村 孝
    • 学会等名
      日本材料学会北海道支部第13期総会・特別講演会
    • 発表場所
      北海道大学(北海道札幌市)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 放射光μCTイメージモデルに基づいた有限要素解析によるねじり疲労き裂進展挙動の評価2013

    • 著者名/発表者名
      納庄宏明,塩澤大輝,中井善一
    • 学会等名
      日本機械学会関西支部第88期定時総会講演会
    • 発表場所
      大阪工業大学(大阪府大阪市)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 放射光μCT及び小型転動疲労試験機を用いた高強度鋼における転動疲労下のき裂進展過程の観察2013

    • 著者名/発表者名
      佐藤一矢, 塩澤大輝,根石豊,牧野泰三,中井善一
    • 学会等名
      平成24年度関西学生会卒業研究発表会
    • 発表場所
      大阪工業大学(大阪府大阪市)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

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公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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