2014 Fiscal Year Annual Research Report
腐食疲労における腐食速度予測のための電場／応力場連成解析手法の開発
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26289004
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| Research Institution | University of Fukui |
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Principal Investigator |
桑水流 理 福井大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40334362)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 環境強度 / 腐食疲労 / 腐食電場解析 / 腐食・応力連成解析 / 分極曲線 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成25年度までの成果を基に、高応力負荷用の引張冶具を作製した。この新しい冶具を用いて、腐食環境・一定応力下における分極曲線測定、腐食引張試験の自然電位計測、および腐食疲労試験のその場観察の3種類の実験を実施した。対象とした材料はADC12アルミニウム合金ダイカストである。ただし、鋳肌試験片と研磨試験片を用い、鋳肌の影響も調べた。腐食環境はいずれも室温の0.1%NaCl水溶液とした。
一定応力下分極曲線測定では、4つの異なる応力にて計測を行い、分極曲線に対する応力の影響を明らかにした。研磨面に比べ、鋳肌面の方が自然電位が貴側であるが、応力の影響はどちらもほぼ等しく、応力の増加に伴い、電位が低下した。分極曲線の近似関数を作成し、鋳肌と研磨面のそれぞれに対して、応力の影響を線形で考慮した経験的分極特性モデルを得ることができた。今後はこの応力依存型分極特性モデルを基に、腐食電場解析コードを開発する。
腐食引張試験の結果より、自然電位は弾性域で降下し始め、応力が耐力を超えたあたりで飽和することが明らかとなった。この傾向は上記の分極特性モデルには反映されていないため、今後更に検討し、応力の影響を非線形で考慮した経験的分極特性モデルを開発する予定である。
腐食疲労試験では、新たに導入した高解像度カメラを使用し、試験片表面の腐食の様子が鮮明に計測できることを確認した。ただし、腐食ピットの詳細までは見えないので、腐食面積の計測から腐食速度を計測する予定である。鋳肌面と研磨面の比較より、腐食疲労では、鋳肌の方が腐食速度が速いことが明らかとなった。また、微小電流計測装置を導入したが、疲労試験時の腐食電流は計測できなかったので、計測条件を含め、再度検討する予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
予定していた高応力用冶具を作製し、耐力を超える高応力下での電気化学計測に成功した。ただし検証の結果、冶具の剛性不足から試験片に曲げ変形が発生し、弾性ひずみ（微小ひずみ）が正確に計測できないことが判明した。ただし、破断までの高応力に対しては、塑性ひずみ（大ひずみ）も腐食電位も精度よく計測できることが確認できた。冶具の剛性不足に対しては、設計変更を行い、平成27年度に新しい冶具を導入する予定である。冶具の設計は終わっている。
分極曲線と応力の関係を予定通り計測し、応力の影響を考慮した経験的分極特性モデルを予定通り開発した。平成27年度にはこれを更に改良して、腐食電場解析に実装していく予定である。
高解像度カメラ（デジタルマイクロスコープ）の導入により、試験中の試験片表面の鮮明なデジタル画像を取得できることを確認した。これにより、腐食速度の推定が精度よくできると期待でき、今後の解析と実験の比較に応用できる。
冶具の剛性不足から、分極曲線データの取得に時間が掛かったため、解析コードの開発が遅れている。遅れを取り戻すため、汎用コードを利用した効率的なコード開発を検討する予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
実験に関しては、ほぼ順調に進んでいるので、引き続き、分極曲線データを取得し、任意の応力に対して適用可能な分極特性モデルの開発に利用する。その際、治具の剛性不足を改善するために、負荷様式を変更した新しい冶具を導入する予定である。これにより、弾性ひずみと塑性ひずみを精度よく計測できるので、応力だけでなく、塑性ひずみの影響も考慮した分極特性モデルの開発を検討する。実験に際しては、平成26年度は申請者と大学院学生1名で実施したが、平成27年度は大学院学生を2名の体制とし、遅延なく実験を実施する体制を構築する。また、解析コード開発にも学部生1名を配置し、実験と解析を分担して効率よく研究を推進する。更に、解析コード開発には汎用コードの利用も検討し、応力変形解析と腐食電場解析の連成解析手法の確立に向けて、確実にプロトタイプを開発する。
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| Causes of Carryover |
消耗品の消費が予想よりも少なかったため、継続して消耗品費として、次年度に繰り越した。実験データの精度が不十分であったため、学会発表を見合わせた分、旅費の支出が少なかった。これも次年度の旅費に繰り越した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
試験片、研磨剤、ひずみゲージ、精製水などの消耗品費、および学会発表等の旅費として、翌年度分の研究費と併せて使用する予定である。
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Research Products
(1 results)
