転位の集団運動とひずみ不整合に着目した内部疲労き裂形成の解明

2018 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 16K06769
• 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: 構造・機能材料
• 研究機関: 横浜国立大学
• 研究代表者: 梅澤 修 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (20343171)
• 連携研究者: 古賀 紀光
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 高強度合金 / 疲労 / 粒界 / すべり変形 / き裂 / 応力集中

研究成果の概要

αチタン合金、オーステナイト鋼、Si鋼等をモデル材料に用い、高強度合金の内部疲労き裂破壊をもたらす母相組織を反映した微視割れの要因が不均一変形と結晶界面におけるひずみ不整合にあることを明らかにした。すなわち、合金系および試験温度により選択されるひずみ不整合箇所は異なるものの、高サイクル疲労により試験片内部の結晶界面近傍に生じるひずみ不整合にともなう局所的塑性変形がボイド等を形成し、その先端から微小き裂の成長によって結晶組織を反映したファセットが生じて内部疲労き裂発生に至るモデルを確立した。

自由記述の分野

構造・機能材料

研究成果の学術的意義や社会的意義

高サイクル疲労における擬へき開破壊や粒界破壊などの結晶組織を反映した微視割れは、転位堆積による応力集中が直接的に脆性的な微小き裂形成を与えるモデルが提示されてきたが、長年にわたり実験的検証が得られていない状況にあった。本研究成果は、局所的塑性変形集中が微視割れの原因を与えることことを実験的に明らかにし、従来の考えから大きな進展をもたらそうとするものである。延性金属の曲げ疲労における粒界き裂形成や、転動疲労などのより複雑な変形条件下におけるき裂形成についても視野に入れており、疲労き裂発生機構についての統一的・学術的理解を導き、長寿命へ向けた材質制御、結晶塑性モデル計算などへの反映が期待できる。