高輝度放射光の回折コントラストイメージを利用したコンカレント材料損傷評価

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23360056
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 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: 神戸大学
• 研究代表者: 中井 善一 神戸大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90155656)
• 研究分担者: 塩澤 大輝 神戸大学, 大学院工学研究科, 准教授 (60379336) ; 田中 拓 神戸大学, 大学院工学研究科, 准教授 (80236629)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: マイクロ材料力学 / シンクロトロン放射光 / 疲労 / 金属組織

研究概要

本課題では，高輝度放射光のX線回折を用いたコンピュータトモグラフィ(DCT)法を開発し，アルミニウム合金およびステンレス鋼多結晶体の結晶粒の形状を三次元的に同定した．その結果，SPring-8の偏向電磁石を利用した汎用のビームラインでも，結晶粒の形状および位置を三次元的に同定することができた．
各結晶粒の塑性ひずみを同定するため，結晶方位の拡がりを測定した．この結晶粒方位の拡がりは，転位構造と関連した結晶粒のモザイク性と関連しており，塑性ひずみの増加とともに結晶方位の拡がりが増加した．また，疲労過程中の損傷の蓄積もDCTによって測定することができた．

研究成果

• [雑誌論文] Observation of Rolling Contact Fatigue Cracks by Laminography Using Ultra-bright Synchrotron Radiation (2014)
  • 著者名/発表者名: D.Shiozawa, T.Makino, Y.Neishi, and Y.Nakai
  • 雑誌名: Procedia Materials Science 巻: (To be published)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evaluation of Rolling Contact Fatigue Crack Path in High Strength Steel with Artificial Defects (2014)
  • 著者名/発表者名: T.Makino, Y.Neishi, D.Shiozawa, Y.Fukuda, K.Kajiwara and Y.Nakai
  • 雑誌名: International Journal of Fatigue
  • DOI: 10.1016/j.ijfatigue.2014.05.006
  • 査読あり
• [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, and Shota Matsuda
  • 雑誌名: Materials Science Forum 巻: Vols.783-786 ページ: 2359-2364
  • 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 and Daiki Shiozawa
  • 雑誌名: Advanced Materials Research 巻: Vols.891-892 ページ: 1125-1130
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evaluation of Fatigue Damage by Diffraction Contrast Imaging using Ultra-bright Synchrotron Radiation (2014)
  • 著者名/発表者名: Daiki Shiozawa, Yoshikazu Nakai, Ryotaro Miura, and Shota Matsuda
  • 雑誌名: Advanced Materials Research 巻: Vols.891-892 ページ: 600-605
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observation of 3D Shape and Propagation Mode Transition of Fatigue Cracks in Ti-6Al-4V under Cyclic Torsion Using CT Imaging with Ultra-Bright Synchrotron Radiation (2014)
  • 著者名/発表者名: D.Shiozawa, Y.Nakai, T.Murakami, and H.Nosho
  • 雑誌名: International Journal of Fatigue 巻: Vol.58 ページ: 158-165
  • 査読あり
• [雑誌論文] 水素チャージしたTiNi 形状記憶合金細線の力学特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 宮部成央,田中拓,中井善一,川西翔
  • 雑誌名: 材料 巻: Vol.61, No.11 ページ: 905-911
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evaluation of Rolling Contact Fatigue Crack Path of High Strength Steel with Artificial Defect (2012)
  • 著者名/発表者名: T.Makino, Y.Neishi, D.Shiozawa, Y.Fukuda and Y.Nakai
  • 雑誌名: Proceedings of the 4th International Conference on Crack Paths 巻: CD-ROM, No.071
• [雑誌論文] Observation of Fatigue Crack Prop -agation Mode Transition under Cyclic Torsion Using Micro-CT Imaging with Ultra-Bright Synchrotron Radiation (2012)
  • 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: CD-ROM, No.035
• [雑誌論文] Observation of Cracks in Carbon Steel under Contact Rolling Fatigue by Micro CT Imaging using Ultra-bright Synchrotron Radiation (2012)
  • 著者名/発表者名: Daiki Shiozawa, Yoshikazu Nakai, Yoshiyuki Fukuda, Yutaka Neishi, and Taizo Makino
  • 雑誌名: Proceedings of the 15th International Conference on Experimental Mechanics 巻: CD-ROM, No.2635
• [雑誌論文] Development of Three-Dimensional Grain Mapping Technique in Spring-8 and Evaluation of Plastic Strain (2012)
  • 著者名/発表者名: Daiki Shiozawa, Yoshikazu Nakai, Kenta Tsutsumi, Ryotaro Miura Kentaro Kajiwara
  • 雑誌名: Proceedings of the 15th International Conference on Experimental Mechanics 巻: CD-ROM, 2772
• [雑誌論文] TiNi 形状記憶合金細線のSSRT 強度に及ぼす水素吸収の影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 宮部成央,田中拓,中井善一,川西翔
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集(A編) 巻: Vol.78, No.786 ページ: 190-200
  • 査読あり
• [雑誌論文] 工業用純鉄細線の疲労損傷に及ぼす降伏現象の影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 宮部成央,田中拓,中井善一,中村太郎
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集(A編) 巻: 77巻784号 ページ: 2098-2106
  • 査読あり
• [雑誌論文] Initiation and Growth of Pits and Cracks in Corrosion Fatigue for High Strength Aluminium Alloy Observed by Micro Computed-tomography Using Ultra-bright Synchrotron Radiation (2011)
  • 著者名/発表者名: Yoshikazu Nakai and Daiki Shiozawa
  • 雑誌名: Applied Mechanics and Materials 巻: Vol.83 ページ: 162-167
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observation of Fatigue Crack Propagation Behavior under Torsional Loading by Using Synchrotron Radiation Micro-CT Imaging (2011)
  • 著者名/発表者名: Daiki Shiozawa, Yoshikazu Nakai, Tomonori Murakami, and Hiroaki Nosho
  • 雑誌名: Procedia Engineering 巻: Volume 10 ページ: 1483-1488
  • 査読あり
• [学会発表] 4D Evaluation of Grain Shape and Fatigue Damage of Individual Grain in Polycrystalline Alloys by Diffraction Contrast Tomography Using Ultra-bright Synchrotron Radiation (2014)
  • 著者名/発表者名: D.Shiozawa, Y.Nakai, R.Miura, and S.Matsuda
  • 学会等名: International Conference on Fatigue Damage of Structural Materials X
  • 発表場所: The Resort and Conference Center at Hyannis, MA, USA
  • 年月日: 20140921-26
• [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: 日本機械学会材料力学講演会(M&M2014)
  • 発表場所: 福島市
  • 年月日: 20140719-21
• [学会発表] Observation of Rolling Contact Fatigue Cracks by Laminography Using Ultra-bright Synchrotron Radiation (2014)
  • 著者名/発表者名: D.Shiozawa, T.Makino, Y.Neishi, and Y.Nakai
  • 学会等名: 20th European Conference on Fracture (ECF20)
  • 発表場所: Trondheim, Norway
  • 年月日: 20140630-0704
• [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,中井善一,政田尚也,松田翔太
  • 学会等名: 日本材料学会第63期学術講演会
  • 発表場所: 福岡市
  • 年月日: 20140517-18
• [学会発表] バルク金属ガラスの腐食環境下での下限界近傍における疲労き裂伝ぱに関する研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 上野晃平,中井善一,今井 貴文
  • 学会等名: 日本機械学会関西支部 第89期定時総会講演会
  • 発表場所: 堺市
  • 年月日: 20140318-19
• [学会発表] 疲労破面の粗さより破壊力学パラメータを推定する手法の開発に関する研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大邊優,中井善一
  • 学会等名: 日本機械学会関西支部 第89期定時総会講演
  • 発表場所: 堺市
  • 年月日: 20140318-19
• [学会発表] Evaluation of Fatigue Damage by Diffraction Contrast Imaging using Ultra-bright Synchrotron Radiation (2014)
  • 著者名/発表者名: D.Shiozawa, Y.Nakai, R.Miura, and S.Matsuda
  • 学会等名: 11th International Fatigue Congress (Fatigue 2014)
  • 発表場所: Melbourne, Australia
  • 年月日: 20140302-07
• [学会発表] Fatigue of ultra-fine grained α-brass (2014)
  • 著者名/発表者名: Y.Nakai, T.Imanaka and D.Shiozawa
  • 学会等名: 11th International Fatigue Congress (Fatigue 2014)
  • 発表場所: Melbourne, Australia
  • 年月日: 20140302-07
• [学会発表] Evaluation of Fatigue Damage by Diffraction Contrast Imaging using Ultra-bright Synchrotron Radiation (2013)
  • 著者名/発表者名: Y.Nakai, D.Shiozawa, and R.Miura
  • 学会等名: International Conference on Processing & Manufacturing of Advanced Materials (THERMEC'2013)
  • 発表場所: Las Vegas, USA
  • 年月日: 20131202-06
• [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: 日本材料学会第16回破壊力学シンポジウム
  • 発表場所: 熊本県阿蘇郡
  • 年月日: 20131120-22
• [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: 熊本県阿蘇郡
  • 年月日: 20131120-22
• [学会発表] 水素環境下における繰返し応力がTiNi 形状記憶合金の寿命に及ぼす影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 河野久晃,田中拓,中井善一,西本匡志
  • 学会等名: 日本機械学会材料力学講演会(M&M2013)
  • 発表場所: 岐阜市
  • 年月日: 20131011-14
• [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 (2013)
  • 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: 日本機械学会材料力学講演会(M&M2013)
  • 発表場所: 岐阜市
  • 年月日: 20131011-14
• [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,牧野泰三,中井善一,岡田宗大
  • 学会等名: 日本機械学会材料力学講演会(M&M2013)
  • 発表場所: 岐阜市
  • 年月日: 20131011-14
• [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による疲労損傷評価に関する検討 (2013)
  • 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: 日本機械学会材料力学講演会(M&M2013)
  • 発表場所: 岐阜市
  • 年月日: 20131011-14
• [学会発表] α黄銅超微細結晶粒材の疲労強度 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中井善一,今中拓人,塩澤大輝
  • 学会等名: 日本機械学会材料力学講演会(M&M2013)
  • 発表場所: 岐阜市
  • 年月日: 20131011-14
• [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: 大阪市
  • 年月日: 20130316-17
• [学会発表] 水素吸収がTiNi 形状記憶合金細線の破壊強度に及ぼす影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 西本匡志,田中拓,中井善一,宮部成央
  • 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: 大阪市
  • 年月日: 20130316-17
• [学会発表] 高輝度放射光による三次元結晶マッピング法を用いた多結晶金属組織観察 (2013)
  • 著者名/発表者名: 三浦亮太郎,松田翔太,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: 大阪市
  • 年月日: 20130316-17
• [学会発表] 工業用純鉄細線の引張特性と疲労寿命に及ぼす線径の影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小林亮,田中拓,中井善一,宮部成央,赤穂健太
  • 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: 大阪市
  • 年月日: 20130316-17
• [学会発表] 黄銅超微細結晶粒材作製法の開発とその強度評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 今中拓人,堤湧貴,中井善一,塩澤大輝
  • 学会等名: 日本機械学会関西支部第88期定時総会
  • 発表場所: 大阪市
  • 年月日: 20130316-17
• [学会発表] Effect of Loading Frequency on Corrosion Fatigue Crack Growth of Zr-based Bulk Metallic Glass in the Region near Threshold (2013)
  • 著者名/発表者名: Y.Nakai, T.Koyama, B.He, K.Ueno
  • 学会等名: 142nd Annual Meeting & Exhibition (TMS2013)
  • 発表場所: San Antonio, Texas, USA
  • 年月日: 20130303-07
• [学会発表] 放射光μCT イメージングを用いた高強度鋼における転動疲労き裂進展挙動の観察 (2012)
  • 著者名/発表者名: 塩澤大輝, 岡田宋大, 根石豊, 牧野泰三, 中井善一,福田嘉之
  • 学会等名: 日本材料学会第31回疲労シンポジウム
  • 発表場所: 横浜市
  • 年月日: 20121120-21
• [学会発表] Evaluation of Plastic Strain by Three-Dimensional Grain Mapping Technique Using SPring-8 (2012)
  • 著者名/発表者名: R.Miura, D.Shiozawa, Y.Nakai, N.Masada
  • 学会等名: The 5th International Symposium on Designing, Processing and Properties of Advanced Engineering Materials (ISAEM-2012)
  • 発表場所: Toyohashi, Japan
  • 年月日: 20121105-08
• [学会発表] Observation of Crack Propagation under Rolling Contact Fatigue in High-Strength Steels by Micro CT Imaging (2012)
  • 著者名/発表者名: S.Okada, D.Shiozawa, Y.Neishi, T.Makino, Y.Nakai
  • 学会等名: The 5th International Symposium on Designing, Processing and Properties of Advanced Engineering Materials (ISAEM-2012)
  • 発表場所: Toyohashi, Japan
  • 年月日: 20121105-08
• [学会発表] Observation of Fatigue Crack Propagation Mode Transition under Cyclic Torsion Using Micro-CT Imaging with Ultra-Bright Synchrotron Radiation (2012)
  • 著者名/発表者名: Y.Nakai, D.Shiozawa, T.Murakami, and H.Nosho
  • 学会等名: The 4th International Conference on Crack Paths (CP 2012)
  • 発表場所: Gaeta, Italy
  • 年月日: 20120919-21
• [学会発表] Evaluation of rolling contact fatigue crack path of high strength steel with artificial defect (2012)
  • 著者名/発表者名: T.Makino, Y.Neishi, D.Shiozawa, Y.Fukuda and Y.Nakai
  • 学会等名: The 4th International Conference on Crack Paths (CP 2012)
  • 発表場所: Gaeta, Italy
  • 年月日: 20120919-21
• [学会発表] Observation of Cracks in Carbon Steel under Contact Rolling Fatigue by Micro CT Imaging using Ultra-bright Synchrotron Radiation (2012)
  • 著者名/発表者名: D.Shiozawa, Y.Nakai, Y.Fukuda, Y.Neishi, and T.Makino
  • 学会等名: 15th International Conference on Experimental Mechanics
  • 発表場所: Porto, Portugal
  • 年月日: 20120722-27
• [学会発表] Development of Three-Dimensional Grain Mapping Technique in Spring-8 and Evaluation of Plastic Strain (2012)
  • 著者名/発表者名: D.Shiozawa, Y.Nakai, Kenta Tsutsumi, Ryotaro Miura Kentaro Kajiwara
  • 学会等名: 15th International Conference on Experimental Mechanics
  • 発表場所: Porto, Portugal
  • 年月日: 20120722-27
• [学会発表] 結晶3D マッピング法による塑性ひずみ評価法の開 (2012)
  • 著者名/発表者名: 塩澤大輝, 三浦亮太郎, 政田尚也, 中井善一
  • 学会等名: 日本材料学会第61期学術講演会
  • 発表場所: 岡山市
  • 年月日: 20120525-27
• [学会発表] 放射光μCT を用いた高強度鋼における転動疲労下のき裂観察 (2012)
  • 著者名/発表者名: 福田嘉之,岡田宗大,根石豊,牧野泰三,塩澤大輝,中井善一
  • 学会等名: 日本機械学会関西支部第87期定時総会講演会
  • 発表場所: 吹田市
  • 年月日: 20120316-17
• [学会発表] 高輝度放射光の回折コントラストイメージを用いた三次元結晶マッピング法 (2012)
  • 著者名/発表者名: 堤健太,中井善一,塩澤大輝,三浦亮太郎,政田尚也
  • 学会等名: 日本機械学会関西支部第87期定時総会講演会
  • 発表場所: 吹田市
  • 年月日: 20120316-17
• [学会発表] 工業用純鉄細線の疲労損傷に及ぼす線径と負荷方法の影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 赤穂健太,宮部成央,槻木佑馬,田中拓,中井善一
  • 学会等名: 日本機械学会関西支部第87期定時総会講演会
  • 発表場所: 吹田市
  • 年月日: 20120316-17
• [学会発表] Environment Assisted Cracking of Zr-based Bulk Metallic Glass in the Region near Threshold (2012)
  • 著者名/発表者名: Y.Nakai, and T.Koyama
  • 学会等名: 141st Annual Meeting & Exhibition (TMS2012)
  • 発表場所: Orlando, FL, USA
  • 年月日: 20120311-15
  • 招待講演
• [学会発表] Effect of Yield Stress on Fatigue Damage in Commercially Pure Iron Thin Wires (2011)
  • 著者名/発表者名: N.Miyabe, H.Tanaka, K.Ako, and Y.Nakai
  • 学会等名: International Conference on Advanced Technology in Experimental Mechanics 2011 (ATEM'11)
  • 発表場所: Kobe, Japan
  • 年月日: 20110919-21
• [学会発表] Observation of Delamination Defects and Cracks in High-strength Steels under Rolling Contact Fatigue by SR Micro CT Imaging (2011)
  • 著者名/発表者名: D.Shiozawa, Y.Neishi, Y.Fukuda, T.Makino, and Y.Nakai
  • 学会等名: International Conference on Advanced Technology in Experimental Mechanics 2011 (ATEM'11)
  • 発表場所: Kobe, Japan
  • 年月日: 20110919-21
• [学会発表] Development of Three-dimensional Grain Mapping Technique Using SPring-8 (2011)
  • 著者名/発表者名: D.Shiozawa, K.Tsutsumi, Y.Nakai, and K.Kajiwara
  • 学会等名: International Conference on Advanced Technology in Experimental Mechanics 2011 (ATEM'11)
  • 発表場所: Kobe, Japan
  • 年月日: 20110919-21
• [学会発表] Evaluation of Torsional Fatigue Crack Propagation by Synchrotron Radiation Micro-CT Imaging (2011)
  • 著者名/発表者名: D.Shiozawa, Y.Nakai, T.Murakami, and H.Nosho
  • 学会等名: International Conference on Advanced Technology in Experimental Mechanics 2011 (ATEM'11)
  • 発表場所: Kobe, Japan
  • 年月日: 20110919-21
• [学会発表] 放射光μCT を用いた高強度鋼の転動疲労下のき裂検出 (2011)
  • 著者名/発表者名: 福田嘉之,塩澤大輝,根石 豊,牧野泰三,中井善一
  • 学会等名: 日本機械学会M&M2011 材料力学カンファレンス
  • 発表場所: 北九州市
  • 年月日: 20110706-18
• [学会発表] Observation of Fatigue Crack Propagation Behavior under Torsional Loading by Using Synchrotron Radiation Micro-CT Imaging (2011)
  • 著者名/発表者名: D.Shiozawa, Y.Nakai, T.Murakami, and H.Nosho
  • 学会等名: ICM11 (International Conference on Mechanical Behavior of Materials)
  • 発表場所: Lake Como, Italy
  • 年月日: 20110705-09
• [学会発表] 高輝度放射光CT によるねじり疲労き裂の進展・分岐挙動の観察と評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 塩澤大輝,納庄宏明,村上智宣,中井善一
  • 学会等名: 日本材料学会第60期学術講演会
  • 発表場所: 吹田市
  • 年月日: 20110523-26
• [学会発表] 環境および負荷条件の異なるTiNi 記憶合金細線の水素劣化挙動 (2011)
  • 著者名/発表者名: 宮部成央,田中拓,川西翔,西本匡志,中井善一
  • 学会等名: 日本材料学会第60期学術講演会
  • 発表場所: 吹田市
  • 年月日: 20110523-26
• [学会発表] 工業用純鉄細線の疲労寿命に及ぼす降伏現象の影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 宮部成央,赤穂健太,田中拓,小林亮太,中井善一
  • 学会等名: 日本材料学会第60期学術講演会
  • 発表場所: 吹田市
  • 年月日: 20110523-26
• [学会発表] Fatigue of Bulk Metallic Glass (2011)
  • 著者名/発表者名: Yoshikazu Nakai
  • 学会等名: 2nd Japan-China Joint Symposium on Fatigue of Engineering Materials and Structures
  • 発表場所: Chengdu, China
  • 年月日: 2011-10-17
  • 招待講演
• [図書] 破壊力学 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中井善一,久保司郎
  • 出版者: 朝倉書店
• [図書] 材料力学 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中井善一,三村耕司,阪上隆英,多田直哉,岩本剛,田中拓
  • 出版者: 朝倉書店
• [図書] 疲労の基礎, 破壊力学体系-壊れない製品設計へ向けて (2012)
  • 著者名/発表者名: 中井善一(服部敏雄,川田宏之,田川哲哉,東郷敬一郎,中井善一,三浦英生編)
  • 総ページ数: 392-402
  • 出版者: エヌ・ティー・エス
• [備考]
  • URL: http://www.research.kobe-u.ac.jp/eng-fracture/