直流パルス及び高周波電子風力制御による金属疲労き裂治癒

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機械や構造物には寿命が存在する．金属材料の疲労破壊を遅延させる技術としては，ショットピーニングや高周波焼き入れ等の手法が挙げられる．これらの手法では疲労寿命を改善することが可能であるが，き裂や転位等の損傷自体を修復することはできない．根本的に疲労損傷部分を修復することでインフラの長寿命化，安全性の向上を低コストで行う技術が求められており，き裂治癒技術は脱炭素社会や持続可能な社会の実現につながることが期待される．これまでの研究により，電流印加により疲労き裂の発生が遅延することや疲労寿命が延長されることが明らかになっている．しかし，電流印加による金属の損傷回復，疲労き裂発生の遅延に関するメカニズムは解明されていない．特に，疲労き裂発生の初期段階における固執すべり帯（Persistent Slip Band: PSB）に対する電流印加の影響を調査している論文は少なく，さらなる調査が求められている．そこで本研究では，パルス電流印加がPSBによって形成される突き出しと，PSB内の空孔濃度に与える影響を実験及び解析的に評価した．実験では試験片にパルス電流を印加した場合しなかった場合のPSBの突き出し成長速度を比較し，パルス電流印加前後での材料表面近傍の抵抗値を比較した．パルス電流印加を行うと，突き出し成長が遅くなり，抵抗値も減少した．このことは．パルス電流印加により，PSB内の空孔を含む点欠陥の濃度が低下したことが考えられる．PSBの空孔濃度の減少は，空孔濃度が再び定常状態に達するまで，突き出し成長を抑制すると結論付けた．