• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2013 年度 実施状況報告書

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

研究課題/領域番号 25420017
研究種目

基盤研究(C)

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
キーワード疲労 / 非破壊検査 / 放射光 / 回折コントラストトモグラフィ / 多結晶金属材料
研究概要

本研究の目的では結晶粒の3Dマッピングが可能な回折コントラストトモグラフィを構築し,疲労損傷評価を行う手法を開発することである.本手法が非破壊的評価法であることから,低サイクル疲労試験中の結晶粒の変化を観察した.本手法では回折スポットの拡がりを回折の拡がり角として着目している.これまでに引張試験中に観察を行った結果,塑性変形が大きくなるにつれて回折角の拡がりは大きくなる傾向が見られた.そこでひずみ制御による引張‐圧縮負荷の低サイクル試験を行い,回折の拡がり角を観察した結果,繰返し数の増加とともに回折角の拡がりが大きくなることが分かった.さらに予ひずみを与えた試験片について同様に低サイクル疲労試験を行い,予ひずみがない場合と比較した.予ひずみを与えた場合では,予ひずみ負荷により,回折角の拡がりが大きくなる結晶が大幅に増加した.その後繰返し負荷を与えると回折角の拡がりは小さくなり,さらに繰返し負荷後ではわずかに増加する傾向が見られた.このとき応力は予ひずみにより大きく増加する加工硬化を示した後,繰返し負荷とともに減少する繰返し加工軟化挙動を示した.このことから,回折角の拡がりは,結晶粒内における転位密度の増加や再配列にともなう減少を反映していることが考えられた.
疲労損傷の時間変化を評価するために,4D解析手法の構築を行った.4D解析を用いて腐食疲労における腐食ピットの成長およびき裂発生過程の評価を行った.その結果,介在物分布が腐食ピットの成長に大きな影響を与えており,表面に接する介在物から,介在物に沿って腐食が進行し,材料内部から腐食が進む様子が確認された.このことから介在物分布を制御することにより腐食強度を向上させることが可能であることが示唆された.

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

断面積が0.3μm×0.3μmの試験片のための低サイクル疲労試験装置を開発し,圧縮‐引張負荷の低サイクル試験中の疲労損傷を,回折コントラストトモグラフィを用いて観察することに成功した.この結果,回折角の拡がりは結晶粒内部の転位密度の変化を反映しており,本手法を用いて疲労損傷評価が可能であることが明らかとなった.このように回折コントラスト法を用いて疲労損傷評価を行うための基礎的な検討における成果が得られている.また4D解析の手法も構築しており,両者を組み合わせてより疲労損傷による結晶粒内の変化を詳細に検討できる準備が整ってきている.

今後の研究の推進方策

2013年度では,低サイクル疲労における疲労損傷の検討を行った.回折コントラストトモグラフィでは大きすぎる変形が作用した場合に回折スポットのコントラストが極端に小さくなる現象が生じる.そこで2014年度では高サイクル疲労試験を行い,き裂発生までの過程を回折コントラストトモグラフィを用いて観察することを試みる.試験片および材料は低サイクル疲労試験と同じものを用いる.試験装置はアクチュエータ部分を改良し,より高速に試験が行えるようにする.データ解析では結晶方位解析を取り入れ,結晶ごとの変化をより詳細に検討する.

次年度の研究費の使用計画

試験片が微小なため加工精度および加工手順に問題が生じ,当初の予定よりも納品が遅れたため.
4月に納品し,実験を再開する.

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2014 2013

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (9件)

  • [雑誌論文] Evaluation of Fatigue Damage by Diffraction Contrast Tomography Using Synchrotron Radiation2014

    • 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-Brass2014

    • 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] 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
    • 年月日
      20140315-20140315
  • [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
    • 年月日
      20140315-20140315
  • [学会発表] Evaluation of fatigue damage by diffraction contrast tomography using synchrotron radiation2014

    • 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
    • 年月日
      20140302-20140306
  • [学会発表] Fatigue of Ultra-Fine Grained α-Brass2014

    • 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
    • 年月日
      20140302-20140306
  • [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
    • 年月日
      20131120-20131122
  • [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
    • 年月日
      20131120-20131122
  • [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
    • 年月日
      20131011-20131014
  • [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
    • 年月日
      20131011-20131014
  • [学会発表] Evaluation of fatigue damage by diffraction contrast tomography using synchrotron radiation2013

    • 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
    • 年月日
      20130520-20130524

URL: 

公開日: 2015-05-28  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi