Study on influence of twin deformation to fatigue crack initiation of Mg alloy using ultra-bright synchrotron radiation 4D-DCT

超亮同步辐射4D-DCT研究孪生变形对镁合金疲劳裂纹萌生的影响

• 批准号: 18K03837
• 负责人: 中井 善一
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: Kobe University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18K03837/
• 关键词: マグネシウム合金; 双晶変形; 双晶帯消滅; 集合組織; 高輝度放射光; EBSD解析; 圧縮-圧縮疲労; 疲労き裂発生; 双晶消失; 疲労き裂伝ぱ; トモグラフィ; 回折コントラスト

従来，細束X線回折法に用いられていた手法を，高輝度放射光を用いた回折コントラストトモグラフィーに応用して，多結晶金属材料の各結晶粒における回折スポットの拡がりから過剰転位密度を評価することのできる手法を開発した．その手法の妥当性を検証するため，これまでに得られていた調和組織材料の引張試験結果における実験結果に適用した．その結果，微小な結晶粒における過剰転位密度が，粗大結晶粒における過剰転位密度よりも大きいことを明らかにした．さらに，同様の手法を，疲労に応用した結果，疲労き裂発生に無関係な結晶粒の過剰転位密度の変化は繰返し数とともに連続的に増加するが，疲労き裂発生部位周辺の結晶粒における過剰転位密度の変化はき裂発生に伴って減少することがわかった．また，除荷弾性コンプライアンス法を改良して，疲労き裂伝ぱに重要な役割を果たすき裂開閉口挙動を精度よく測定することのできる新たな方法を開発し，ナノ結晶薄膜材の実験に適用した．その結果，薄膜のき裂伝ぱ速度と有効応力拡大係数範囲の関係は、応力比と膜厚に依存しないことが明らかになった．パリス則領域では、有効応力拡大係数範囲が同程度の場合，薄膜のき裂伝ぱ速度はバルク板よりも高く，き裂閉口は膜厚効果を説明できないことが明らかになった．しかしながら，下限界有効応力拡大係数範囲については、薄膜とバルク板で相違は見られなかった。さらに，パリス則領域では，厚さ10μmのフィルムでは，き裂伝ぱ速度と応力拡大係数範囲の関係に対する粒径の影響は認められなかった．

我们已经开发了一种方法，该方法可以使用以前在细捆X射线衍射方法中使用的方法来评估每种多晶金属材料中衍射斑的过量密度，该方法使用高亮度辐射进行了衍射对比度扫描。为了验证该方法的有效性，我们将其应用于最新的谐波结构材料的拉伸测试结果中。结果，发现小晶粒中的过量位错密度大于粗晶粒中的过量位错密度。此外，由于将类似的技术应用于疲劳，发现谷物过度脱位密度的变化与疲劳裂纹的启动无关，与重复循环的数量不断增加，但是鉴于疲劳裂纹爆发部位的晶粒爆发点的过度脱位密度随裂纹的裂纹而随着裂纹的启动而变化。此外，通过改善卸载弹性合规方法，开发了一种新方法，该方法可以准确地测量裂纹打开和闭合行为，在疲劳裂纹传播中起重要作用，并将其应用于纳米晶体薄膜材料的实验。结果，揭示了薄膜的裂纹传播速率与有效应力强度因子范围之间的关系不取决于应力比和膜厚度。在巴黎法律区域，当有效的应力强度因子范围大致相同时，薄膜的裂纹传播速率高于散装板的裂纹，并且发现裂纹闭合无法解释膜的厚度效应。但是，在下限有效应力强度因子范围内的薄膜和大块板之间没有差异。此外，在巴黎法律区域中，没有观察到粒度对裂纹传播速度和应力强度因子范围之间的关系的影响，厚度为10μm。

项目成果

Twinning, Detwining and Fatigue Crack Initiation in Extruded Magnesium Alloy AZ31

挤压镁合金 AZ31 中的孪生、解缠和疲劳裂纹萌生

• DOI: 10.1016/j.msea.2021.141941
• 发表时间: 2021
• 期刊: Materials Science and Engineering
• 作者: Yoshikazu Nakai;Shoichi Kikuchi;Kaito Asayama;Hayata Yoshida
• 通讯作者: Hayata Yoshida

Near-Threshold Fatigue Crack Propagation in Biomedical Titanium Alloy Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr with Low Young’s Modulus

低杨氏模量生物医用钛合金 Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr 的近阈值疲劳裂纹扩展

• DOI: 10.2472/jsms.69.875
• 发表时间: 2020
• 期刊: Journal of the Society of Materials Science, Japan
• 作者: Y. Nakai ;S. Kikuchi;K. Osaki;M.O. Kawabata;and K. Ameyama;菊池将一，川井考生，中井善一，中村裕紀，赤堀俊和
• 通讯作者: 菊池将一，川井考生，中井善一，中村裕紀，赤堀俊和

Observations of Twinning and Detwinning in Magnesium Alloy by Synchrotron Radiation DCT and EBSD

同步辐射 DCT 和 EBSD 观察镁合金孪晶和解孪晶

• 发表时间: 2020
• 期刊: Procedia Structural Integrity
• 作者: Yoshikazu Nakai;Daiki Shiozawa;Shoichi Kikuchi;Yuki Nakagawa;Kaito Asayama
• 通讯作者: Kaito Asayama

高輝度放射光を利用した疲労損傷の評価

使用高强度同步辐射评估疲劳损伤

• 发表时间: 2022
• 作者: Yoshikazu Nakai;Tsuyoshi Hirai;Shoich Kikuchi;中井善一
• 通讯作者: 中井善一

高輝度放射光を用いたDCTインライン計測による調和組織制御オーステナイト系ステンレス鋼の疲労損傷評価

使用高强度同步辐射的 DCT 在线测量评估谐波控制奥氏体不锈钢的疲劳损伤

• 发表时间: 2021
• 作者: B. Guennec;T. Ishiguri;M.O. Kawabata;S. Kikuchi;A. Ueno and K. Ameyama;菊池将一，塩澤大輝，中井善一，川畑美絵，飴山惠
• 通讯作者: 菊池将一，塩澤大輝，中井善一，川畑美絵，飴山惠