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2021 年度 実施状況報告書

高輝度放射光4D-DCTによるMg合金の疲労き裂発生に及ぼす双晶変形の影響の解明

研究課題

研究課題/領域番号 18K03837
研究機関神戸大学

研究代表者

中井 善一  神戸大学, 工学研究科, 名誉教授 (90155656)

研究分担者 塩澤 大輝  神戸大学, 工学研究科, 准教授 (60379336)
菊池 将一  静岡大学, 工学部, 准教授 (80581579)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2023-03-31
キーワードマグネシウム合金 / EBSD解析 / 双晶変形 / 双晶帯消滅 / 圧縮-圧縮疲労 / 集合組織
研究実績の概要

電子後方散乱回折(EBSD)解析により双晶帯発生,双晶帯消滅,および疲労き裂発生のメカニズムを解明するため,底面が負荷方向に平行(c-軸が表面に垂直)な集合組織をもった試験片と結晶方位がランダムなマグネシウム合金AZ31伸展材より作成した試験片を用いて,引張-圧縮-引張,圧縮-引張-圧縮-引張-圧縮,圧縮- 圧縮の三種類の繰り返し応力を適用した.その結果,集合組織材では,引張応力下では双晶帯は発生しなかったが,圧縮応力下では双晶帯が発生することをEBSD 観察によって確かめた.また,圧縮応力下で発生した双晶帯は,引張応力下で全て消滅した.再度圧縮応力を負荷したところ,最初の圧縮負荷によって双晶帯が 発生したのと同じ場所に再度双晶帯が発生するもの,最初の圧縮負荷によって双晶帯が発生した場所に二回目の圧縮負荷では双晶帯が発生しないもの,最初の圧 縮負荷によって双晶帯が発生しなかった場所に二回目の圧縮負荷では双晶帯が発生したものがあることが分かった.したがって,双晶帯とその消滅は完全には可 逆的ではなく,不可逆なものもあることが分かった.一方,結晶方位がランダムな場合,引張応力下,圧縮応力下のいずれでも双晶帯が発生した.また,この場 合,圧縮応力下で発生した双晶帯は,後続の引張負荷によって消滅しなかった.また,双晶消滅の生じない圧縮-圧縮の繰返し負荷を多数回繰り返した場合,底 面の法線(c-軸)が負荷軸方向に揃った集合組織に変化した.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本年度に成果発表を予定していた国際会議が中止または1年以上延期となり,成果の発表および研究調査はオンライン会議のみとなったが,国内会議に関しては,和歌山県で開催された日本材料学会主催の破壊力学シンポジウムでは対面で研究発表することができた.一方,2月27日~3月3日にアメリカ合衆国・アナハイムで開催されたTMS2022では対面発表を行う予定であったが,CIVID-19による渡航自粛要請のため,オンラインによる発表を行った.また,研究成果に関する論文執筆も順調に行うことができた.

今後の研究の推進方策

本年度は新たに実験を行わず,昨年度までに得られた結果の考察を主たる目標とする.また,本年度は最終年度となるため,昨年度に引き続き成果の国際会議での発表と論文執筆に重点を置く.既に発表が確定しているのは,昨年度から延期された9th International Conference on Experimental Mechanics (ICEM 2022,17-21 July, Krakov, Poland),および10th International Conference on Materials Structure & Micromechanics of Fracture (MSMF10, 12-14 September, Czech Republic)である.

次年度使用額が生じた理由

COVID-19のため,本年度,成果発表を予定していた国際会議が1年延期およびオンライン発表となったため,海外出張旅費の支出が生じなかったため,次年度に対面の国際会議に参加することとした.そのための出張旅費,参加登録費,海外誌に登録するための英文校閲料および論文執筆に必要な消耗品費に経費を使用する予定である.

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Inclusion orientation dependent flaking process in rolling contact fatigue observed by laminography using ultra-bright synchrotron radiation X-ray2022

    • 著者名/発表者名
      Yoshikazu Naka, Daiki Shiozawa, Shoichi Kikuchi, Hitoshi Saito, Takashi Nishina, and Hiroshi Kobayashi, Taizo Makino, andYutaka Neishi
    • 雑誌名

      To be published in Fatigue of Engineering Materials and Structures

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1111/ffe.13728

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Compliance Method to Measure Crack Length and Crack Closure for Automated Fatigue Crack Propagation Test of Nanocrystalline Nickel Film2021

    • 著者名/発表者名
      Yoshikazu Nakai, Tsuyoshi Hirai, Shoichi Kikuchi
    • 雑誌名

      Engineering Fracture Mechanics

      巻: 254 ページ: 107923-

    • DOI

      10.1016/j.engfracmech.2021.107925

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Twinning, Detwining and Fatigue Crack Initiation in Extruded Magnesium Alloy AZ312021

    • 著者名/発表者名
      Yoshikazu Nakai, Shoichi Kikuchi, Kaito Asayama, Hayata Yoshida
    • 雑誌名

      Materials Science and Engineering

      巻: 826 ページ: 141941-

    • DOI

      10.1016/j.msea.2021.141941

    • 査読あり
  • [学会発表] Twinning, Detwinning and Crack Initiation in Compression-compression Fatigue of Extruded Magnesium Alloy AZ312022

    • 著者名/発表者名
      Yoshikazu Nakai, Shoichi Kikuchi, Kaito Asayama, Hayata Yoshida
    • 学会等名
      TMS 2022 Annual Meeting & Exhibition
    • 国際学会
  • [学会発表] Stress Ratio Effect on Fatigue Crack Initiation Mechanism of Magnesium Alloy AZ312021

    • 著者名/発表者名
      Yoshikazu Nakai, Kaito Asayama, Hayata Yoshida, and Shoichi Kikuchi
    • 学会等名
      THERMEC'2021
    • 国際学会
  • [学会発表] Effects of grain size on fatigue crack propagation in rolled commercially pure titanium with harmonic structure2021

    • 著者名/発表者名
      Y. Nakai , S. Kikuchi, K. Osaki, M.O. Kawabata, and K. Ameyama
    • 学会等名
      EUROMAT 2021
    • 国際学会
  • [学会発表] 疲労き裂伝ぱ下限界の迅速測定法の提案(基調講演)2021

    • 著者名/発表者名
      中井善一,菊池将一,藤田佳佑
    • 学会等名
      日本材料学会・第20回破壊力学シンポジウム
    • 招待講演

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公開日: 2022-12-28  

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