放射光回折コントラストトモグラフィを用いた疲労損傷評価法の開発

• 研究課題/領域番号: 25420017
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 機械材料・材料力学
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 塩澤 大輝 神戸大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60379336)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2015年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2014年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2013年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
• キーワード: 非破壊評価 / 疲労 / 材料強度学 / 放射光 / 疲労損傷 / 金属組織観察 / 回折コントラストトモグラフィ / 多結晶金属材料 / 非破壊検査

研究成果の概要

結晶マッピング法である回折コントラストトモグラフィ（DCT）を開発し，疲労損傷評価への適用を検討した．DCT測定が可能な試験片に対して，低サイクル疲労および高サイクル疲労試験機をそれぞれ開発し，疲労損傷過程における結晶内部の変化をDCTを用いて観察する手法を構築した．疲労損傷を評価するパラメータとして回折像が現れる角度範囲から結晶粒内のミスオリエンテーションβを算出した．疲労試験中のβを評価したところ，繰返し数とともにβが増加すること，schmid因子が最大の回折面においてβの変化が最大になること，き裂が発生した結晶粒においてβの変化が大きいことなどが明らかとなった．

研究成果

• [雑誌論文] 4D evaluation of grain shape and fatigue damage of individual grains in polycrystalline alloys by diffraction contrast tomography using ultrabright synchrotron radiation (2016)
  • 著者名/発表者名: D. Shiozawa, Y. Nakai, R. Miura, N. Masada, S. Matsuda, R. Nakao
  • 雑誌名: Int. J. of Fatigue 巻: 64 ページ: 668-674
  • DOI: 10.1016/j.ijfatigue.2015.07.014
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 3D Analyses of crack propagation in torsion (2015)
  • 著者名/発表者名: D. Shiozawa, I. Serrano-Munoz, S. Dancette, C. Verdu, J. Lachambre, J.-Y. Buffiere
  • 雑誌名: Frattura ed Integrità Strutturale 巻: 33 ページ: 56-60
  • 査読あり / 国際共著
• [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
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 放射光ラミノグラフィによる介在物起点の転動疲労き裂進展挙動の観察 (2014)
  • 著者名/発表者名: 牧野泰三，根石豊，中井善一，塩澤大輝
  • 雑誌名: Spring-8産業新分野支援課題・一般課題（産業分野）実施報告書 巻: 2013B
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 多結晶金属材料における回折コントラストトモグラフィによる金属組織評価の高精度化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中井善一，塩澤大輝
  • 雑誌名: Spring-8産業新分野支援課題・一般課題（産業分野）実施報告書 巻: 2013B
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 回折コントラストトモグラフィを用いた多結晶金属材料における高サイクル疲労損傷評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中井善一，塩澤大輝，菊池将一
  • 雑誌名: Spring-8産業新分野支援課題・一般課題（産業分野）実施報告書 巻: 2014A
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] ラミノグラフィによる介在物を起点とした転動疲労き裂の進展およびはく離形成挙動のその場観察（2014A1562） (2014)
  • 著者名/発表者名: 牧野泰三，根石豊，中井善一，塩澤大輝，菊池将一
  • 雑誌名: Spring-8産業新分野支援課題・一般課題（産業分野）実施報告書 巻: 2014A
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 放射光ラミノグラフィによる介在物からの転動疲労き裂発生およびはく離形成挙動のその場観察（2014A1770） (2014)
  • 著者名/発表者名: 牧野泰三，根石豊，中井善一，塩澤大輝，菊池将一
  • 雑誌名: Spring-8産業新分野支援課題・一般課題（産業分野）実施報告書 巻: 2014A
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Evaluation of Fatigue Damage by Diffraction Contrast Tomography Using Synchrotron Radiation (2014)
  • 著者名/発表者名: Daiki Shiozawa, Yoshikazu Nakai, Ryotaro Miura, Shota Matsuda
  • 雑誌名: Advanced Materials Research 巻: 11th Int.Fatigue Congress ページ: 600-605
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fatigue of Ultra-Fine Grained α-Brass (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshikazu Nakai, Takuto Imanaka, Daiki Shiozawa
  • 雑誌名: Advanced Materials Research 巻: 11th Int.Fatigue Congress ページ: 1125-1130
  • 査読あり
• [学会発表] 高輝度放射光によるオーステナイト系ステンレス鋼の疲労過程におけるミスオリエンテーション変化の観察 (2016)
  • 著者名/発表者名: 19.野中謙次，中尾亮太，淺川直也，塩澤大輝，菊池将一，中井善一
  • 学会等名: 日本機械学会 関西学生会平成27年度学生員卒業研究発表講演会
  • 発表場所: 大阪電気通信大学（大阪府，寝屋川市）
  • 年月日: 2016-03-10
• [学会発表] 高輝度放射光ラミノグラフィによる MnS 介在物を起点とした転動疲労き裂進展過程の観察 (2016)
  • 著者名/発表者名: 20.齋藤 仁史，塩澤大輝，小濱友也，菊池将一，根石豊，牧野泰三，中井善一
  • 学会等名: 日本機械学会 関西学生会平成27年度学生員卒業研究発表講演会
  • 発表場所: 大阪電気通信大学（大阪府，寝屋川市）
  • 年月日: 2016-03-10
• [学会発表] マグネシウム合金AZ31Bにおける散逸エネルギ測定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 船造俊介, 山城研二, 山田大貴, 塩澤大輝, 阪上隆英
  • 学会等名: 日本機械学会M&M2015 材料力学カンファレンス
  • 発表場所: 慶應義塾大学（神奈川県，横浜市）
  • 年月日: 2015-11-21
• [学会発表] 位相情報を用いた散逸エネルギ測定および疲労限度推定の高精度化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 鷲尾貴哉, 稲川 毅, 赤井淳嗣, 塩澤大輝, 阪上隆英
  • 学会等名: 日本機械学会M&M2015 材料力学カンファレンス
  • 発表場所: 慶應義塾大学（神奈川県，横浜市）
  • 年月日: 2015-11-21
• [学会発表] 高輝度放射光によるステンレス鋼の疲労におけるミスオリエンテーション評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中尾亮太，淺川直也，松田翔太，塩澤大輝， 菊池将一，中井善一
  • 学会等名: 日本機械学会M&M2015 材料力学カンファレンス
  • 発表場所: 慶應義塾大学（神奈川県，横浜市）
  • 年月日: 2015-11-21
• [学会発表] 高輝度放射光ラミノグラフィを用いた転動疲労き裂の発生および進展過程の観察 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小濱友也，塩澤大輝，菊池将一，根石豊， 牧野泰三，中井善一
  • 学会等名: 日本機械学会M&M2015 材料力学カンファレンス
  • 発表場所: 慶應義塾大学（神奈川県，横浜市）
  • 年月日: 2015-11-21
• [学会発表] Fatigue strength Evaluation Based on Dissipated Energy Measurement for Cavitation Peening Material (2015)
  • 著者名/発表者名: D. Shiozawa, T. Inagawa, T. Washio, T. Sakagami, H. SoyamaD. Shiozawa, T. Inagawa, T. Washio, T. Sakagami, H. Soyama
  • 学会等名: International conference on Flow Dynamics(ICFD2015)
  • 発表場所: 仙台（宮城県，仙台市）
  • 年月日: 2015-10-27
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 顕微拡大視野赤外線サーモグラフィを用いた熱弾性応力測定の基礎的検討 (2015)
  • 著者名/発表者名: 赤井淳嗣，山田大貴，塩澤大輝，阪上隆英
  • 学会等名: 第17回破壊力学シンポジウム
  • 発表場所: 京都テルサ（京都府，京都市）
  • 年月日: 2015-10-13
• [学会発表] Evaluation of High Cycle Fatigue Damage for Austenitic Stainless (2015)
  • 著者名/発表者名: N. Asakawa, D. Shiozawa, S. Kikuchi, S. Matsuda, R. Nakao, Y. Nakai
  • 学会等名: International Conference on Advanced Technology in Experimental Mechanics 2015(ATEM’15)
  • 発表場所: 豊橋（愛知県，豊橋市）
  • 年月日: 2015-10-04
  • 国際学会
• [学会発表] 4D Observation of Crack Propagation Behavior under Rolling (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Obama, D. Shiozawa, S. Kikuchi, Y. Neishi, T. Makino, Y. Nakai
  • 学会等名: International Conference on Advanced Technology in Experimental Mechanics 2015(ATEM’15)
  • 発表場所: 豊橋（愛知県，豊橋市）
  • 年月日: 2015-10-04
  • 国際学会
• [学会発表] Fatigue Limit Estimation Based on Dissipated Energy for Pre-Strained Materials (2015)
  • 著者名/発表者名: D. Shiozawa, T. Inagawa, T. Washio, T. Sakagami
  • 学会等名: International Conference on Advanced Technology in Experimental Mechanics 2015(ATEM'15)
  • 発表場所: 豊橋（愛知県，豊橋市）
  • 年月日: 2015-10-04
  • 国際学会
• [学会発表] n-situ Observation of Rolling Contact Fatigue Cracks by Laminography Using Ultra-bright Synchrotron Radiation (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Nakai, D. Shiozawa, S. Kikuchi, K. Sato, T. Obama, T. Makino, Y. Neishi
  • 学会等名: The 5th International Conference on Crack Paths (CP2015)
  • 発表場所: Ferrara, Italy
  • 年月日: 2015-09-16 – 2015-09-18
• [学会発表] Effect of defect length on rolling contact fatigue crack propagation in high strength steel (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Makino, Y. Neishi, D. Shiozawa, S. Kikuchi, S. Okada, K. Kajiwara, Y. Nakai
  • 学会等名: The 5th International Conference on Crack Paths
  • 発表場所: Ferrara, Italy
  • 年月日: 2015-09-16
  • 国際学会
• [学会発表] In situ observation of rolling contact fatigue cracks by laminography using ultrabright synchrotron radiation (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Nakai, D. Shiozawa, S. Kikuchi, K. Sato, T. Obama
  • 学会等名: The 5th International Conference on Crack Paths
  • 発表場所: Ferrara, Italy
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] 散逸エネルギ測定によるSUS316L鋼予ひずみ材の疲労強度評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 鷲尾貴哉，塩澤大輝，稲川 毅，阪上隆英
  • 学会等名: 日本材料学会第64期学術講演会
  • 発表場所: 山形大学（山形県，米沢市）
  • 年月日: 2015-05-23
• [学会発表] 位相ロックイン法を用いた散逸エネルギ測定の改善 (2015)
  • 著者名/発表者名: 塩澤大輝，稲川 毅，阪上隆英
  • 学会等名: 日本材料学会第64期学術講演会
  • 発表場所: 山形大学（山形県，米沢市）
  • 年月日: 2015-05-23
• [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SUS316L鋼の高サイクル疲労損傷の評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 淺川直也,松田翔太,中尾亮太,塩澤大輝,菊池将一,中井善一
  • 学会等名: 日本材料学会第64期学術講演会
  • 発表場所: 山形大学（山形県，米沢市）
  • 年月日: 2015-05-23
• [学会発表] Accuracy improvement of fatigue damage evaluation based on phase analysis of dissipated energy (2015)
  • 著者名/発表者名: D. Shiozawa, T. Inagawa, A. Akai, T. Sakagami
  • 学会等名: 12th International Conference on the Mechanical Behavior of Materials(ICM12)
  • 発表場所: Karlsruhe, Germany
  • 年月日: 2015-05-10
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 放射光ラミノグラフィを用いた転動疲労き裂進展の4D解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 塩澤大輝，小濱友也，佐藤一矢，菊池将一，根石豊，牧野泰三，中井善一
  • 学会等名: 日本機械学会関西支部，第90期定時総会講演会（研究討論セッション）
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-17
• [学会発表] 2.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: 1.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: 3.日本機械学会関西支部，第90期定時総会講演会（研究討論セッション）
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-17
• [学会発表] 高輝度放射光ラミノグラフィを用いた転動疲労き裂進展観察 (2015)
  • 著者名/発表者名: 宇都裕貴，小濱友也，佐藤一矢，塩澤大輝，菊池将一，根石豊，牧野泰三，中井善一
  • 学会等名: 日本機械学会関西学生会平成26年度学生員卒業研究発表講演会
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2015-03-14
• [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ーによる高サイクル疲労損傷評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 淺川直也，松田翔太，中尾亮太，塩澤大輝，菊池将一，中井善一
  • 学会等名: 日本機械学会関西学生会平成26年度学生員卒業研究発表講演会
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2015-03-14
• [学会発表] 高輝度放射光ラミノグラフィを用いた高強度鋼中の転動疲労き裂の観察 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小濱友也，塩澤大輝，佐藤一矢，根石 豊，牧野泰三，中井善一
  • 学会等名: M&M2014材料力学カンファレンス
  • 発表場所: 福島大学
  • 年月日: 2014-07-19 – 2014-07-21
• [学会発表] 放射光回折コントラストトモグラフィによる低サイクル疲労の損傷評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中尾亮太,塩澤大輝,政田尚也,松田翔太
  • 学会等名: 第63期日本材料学会学術講演会
  • 発表場所: 福岡大学
  • 年月日: 2014-05-16 – 2014-05-18
• [学会発表] Evaluation of fatigue damage by diffraction contrast tomography using synchrotron radiation (2014)
  • 著者名/発表者名: Daiki Shiozawa, Ryotaro Miura, Syota Matsuda, Yoshikazu Nakai
  • 学会等名: Fatigue 2014
  • 発表場所: Melbourne, Australia
• [学会発表] Fatigue of Ultra-Fine Grained α-Brass (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshikazu Nakai, Takuto Imanaka, Daiki Shiozawa
  • 学会等名: Fatigue 2014
  • 発表場所: Melbourne, Australia
• [学会発表] 放射光ラミノグラフィによる高強度鋼における転動疲労き裂の観察 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小濱友也，塩澤大輝，岡田宗大，佐藤一矢，根石豊，牧野泰三，中井善一
  • 学会等名: 日本機械学会関西支部平成25 年度学生員卒業研究発表講演会
  • 発表場所: 大阪府立大学
• [学会発表] 放射光回折コントラストトモグラフィによる低サイクル疲労の損傷評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中尾亮太，塩澤大輝，政田尚也，松田翔太，中井善一
  • 学会等名: 日本機械学会関西支部平成25 年度学生員卒業研究発表講演会
  • 発表場所: 大阪府立大学
• [学会発表] 放射光μCT 及び小型転動疲労試験機を用いた転動疲労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（新日鐵住金），牧野泰三，中井善一，岡田宗大
  • 学会等名: 日本機械学会 M&M2013材料力学カンファレンス
  • 発表場所: 岐阜大学
• [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 (2013)
  • 著者名/発表者名: 1. 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材料力学カンファレンス
  • 発表場所: 岐阜大学
• [学会発表] Evaluation of fatigue damage by diffraction contrast tomography using synchrotron radiation (2013)
  • 著者名/発表者名: Daiki Shiozawa, Ryotaro Miura, Syota Matsuda, Yoshikazu Nakai
  • 学会等名: 13th International Symposium on Nondestructive Characterization of Materials
  • 発表場所: Le Mans, France
• [学会発表] 放射光μCT イメージングによる腐食疲労におけるピットの成長及びき裂発生過程の4D 解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 岡田宗大, 塩澤大輝, 中井善一
  • 学会等名: 日本材料学会 信頼性・破壊力学合同シンポジウム
  • 発表場所: 阿蘇，熊本
• [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 信頼性・破壊力学合同シンポジウム
  • 発表場所: 阿蘇，熊本