非鉛系はんだの多軸応力下におけるクリープ疲労寿命評価法の開発

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本研究では,鉛系はんだに代わる非鉛系はんだとして有望視されているSn3.5AgはんだとSn8Znはんだの引張・圧縮の応力下での低サイクル疲労試験とSn3.5Agはんだのクリープ疲労試験を実施した.試験に用いた試験片形状は中実円柱試験片で,試験温度は313K一定である.また,制御方法はひずみ制御で,ひずみ波形はfast-fast波(PP), slow-fast波(cp),fast-slow波(pc)およびslow-slow波(cc)の4種類を用いた.なお,ひずみ速度は高速側を0.5%/sec,低速側を0.005%/secとした.本研究では,現在主に使用されている鉛系はんだのSn37Pbはんだの低サイクル疲労試験とクリープ疲労試験との比較およびクリープ疲労寿命評価法の検討を行い,以下の結果を得た.(1)全ひずみ範囲によるSn3.5Ag, Sn8ZnおよびSn37Pbはんだの低サイクル疲労寿命の整理では,Sn3.5Agはんだが最も長寿命で,Sn8Znはんだが最も短寿命であった.(2)全ひずみ範囲によるクリープ疲労寿命の整理ではSn3.5Ag, Sn37Pbともに,pp波が最も長寿命で,ついでcc波,pc波となり,cp波が最も短寿命であった.(3)Sn3.5Agのクリープ疲労寿命はいずれの波形もSn37Pbよりも長寿命であった.(4)クリープ疲労寿命評価法として線形損傷則を検討した結果,Sn3.5Ag, Sn37Pbともにすべての波形においてデータが安全側に大きく外れたため有効な評価法ではなかった.(5)クリープ疲労寿命評価法として延性消耗則を検討した結果,Sn3.5Agに対してはすべてのデータがほぼ係数4の範囲で整理できるので有効な評価法であったが,Sn37Pbに対しては危険側に大きく外れるデータがあるため有効な評価法ではなかった.