2014 Fiscal Year Annual Research Report
高強度チタン合金における内部起点型微小き裂の可視化と超高サイクル疲労機構の解明
| Project/Area Number |
24246024
|
|---|
| Research Institution | Hokkaido University |
|---|
Principal Investigator |
中村 孝 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30237408)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
柴山 環樹 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10241564)
塩澤 大輝 神戸大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60379336)
中井 善一 神戸大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90155656)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
|
| Keywords | 疲労 / 内部起点型破壊 / 真空 / 放射光 / き裂伝搬 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，大規模放射光施設（SPring-8）を用いて，高強度チタン合金の材料内部に発生する数十μm程度の微小き裂を検出し，その伝播過程を明らかにすることにより，超高サイクル疲労機構の解明を試みるものである．昨年度までに 内部き裂に特化したμCT観察の手法を確立するとともに超小型高応答疲労試験機の開発を終了した．本年度は，これらの成果に基づき，Ti-6Al-4V合金の内部に発生する疲労き裂の発生および進展特性の詳細を μCT観察によって明らかにした．さらに，微小欠陥を有する試験片の高真空中疲労試験を行い，内部き裂の進展速度と高真空中での表面疲労き裂の進展速度の類似点・相違点を考察した．また，内部破壊の破面をSEMにより詳細に解析し， μCT観察で得られた内部き裂の3次元観察像との整合性を調べた．本研究で得られた主な知見を以下のようになる．
(1) μCT観察により得られた内部き裂の形状は，3D-SEMで得られた対応する箇所における断面曲線と極めてよく一致した． すなわち，SPring-8のμCT観察によって，内部き裂の発生・進展過程を忠実に再現することができた．(2) 内部き裂は1*10E-10m/cycle以下の極めて低速で進展した．一方，内部き裂が表面に達した後は，1*10E-7m/cycle程度の高い進展速度で急速に成長した． (3) 内部き裂と高真空中の表面き裂の進展速度は一致した．このことは，き裂進展に与える高真空環境と内部き裂周囲環境の影響が等しいことを示している． (4) 内部き裂が表面に到達した後の進展速度は大気中の表面き裂のそれと同程度であった．(5) 高真空中の表面微小き裂は大き裂の停留限界より低い応力拡大係数範囲でも進展を続けた．(6)以上に述べた（1)～（5)の知見から，Ti-6Al-4V合金の内部破壊が超高サイクル域で生じる現象は，材料内部に発生する亀裂周囲の真空に類似した環境の影響によってほぼ説明することができる．
|
| Research Progress Status |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
|
