超細粒材料の原子間力顕微鏡および結晶方位解析によるナノスケール疲労損傷機構の解明

利用原子力显微镜和超细晶材料的晶体取向分析阐明纳米级疲劳损伤机制

基本信息

批准号：
15760057
负责人：
木村英彦
金额：
$ 2.37万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

(1)昨年度に行った超細粒鉄鋼材料(Ultrafine材)および比較的粗大な比較材(Medium材)における疲労き裂発生挙動の解明に引き続き,本年度は疲労き裂の伝ぱ挙動を解明した.Ultrafine材では,結晶粒径が小さいほどき裂伝ぱ抵抗が低くなるという従来の知見と異なり,Medium材や粗粒材よりも疲労き裂伝ぱ抵抗が大きくなる優れた特性を見出した.(2)Ultrafine材における優れた疲労き裂伝ぱ抵抗は,破面粗さ誘起のき裂閉口が原因であることを解明した.(3)結晶粒径が小さいにも関わらず破面粗さが増加する要因は,粒界および粒内における分岐が主要因であることが解った.(4)EBSD法による結晶方位解析に基づいて,き裂先端の応力特異場における活動すべり系を計算する「すべり因子」の概念を導入し,計算結果が実際の活動すべり系と良く一致することを示した.これにより,き裂先端微小領域で結晶方位を考慮したすべり挙動評価が可能となった.(5)粒界分岐き裂は結晶方位が大きく異なり,かつすべり方向が不連続な結晶粒間の粒界で発生する向が強いことがわかった.(6)粒内分岐き裂は{110}方位を有する結晶粒内で優先的に発生し,この方位ではすべり因子が最大の活動すべり系が同時に22個存在するため,非常にすべり変形が起こりやすいことがわかった.疲労き裂が結晶粒界に近づくにつれ粒界阻止効果により転位が堆積し,き裂先端と粒界の問にすべりが起こりにくい領域が形成され伝ぱ速度が低下する.疲労負荷の増加に伴い,き裂先端で最も活動的なすべり系のひとつが再駆動して,すべり変形が起こりにくい領域を避けるように分岐すると考えられる.(7)中性子回折測定の結果,Ultrafine材は粒内分岐を引き起こす結晶方位が優先的に存在するため,破面粗さ誘起のき裂閉口が増加して疲労き裂伝ぱ抵抗に優れると結論づけられる.

（1）在我们去年进行的超铁钢材料（超级法）和相对粗糙的比较材料（培养基）中阐明疲劳裂纹起始行为之后，我们研究了今年疲劳裂纹的传播行为。与先前的发现晶粒尺寸越小，裂纹耐药性越低，我们发现与中颗粒和粗颗粒相比，我们发现了出色的特性，可以增加疲劳裂纹耐药性。（2）超细材料中的出色疲劳发现，裂纹传播耐药性是由断裂粗糙度引起的裂纹闭合引起的。（3）发现尽管晶粒尺寸较小，但增加断裂粗糙度的主要因素是由于晶粒的晶界和分支所致。（4）基于EBSD方法的晶体方向分析，我们介绍了“滑动因子”的概念，该概念在裂纹尖端处的应力奇异场中计算了活动的滑动系统，并表明计算结果与实际的活动滑移系统非常吻合。这导致裂纹尖端微层中的结晶。考虑到位置，可能会评估滑移行为。（5）发现晶界分支裂纹具有非常不同的晶体取向，并且该方向发生在不连续滑动方向的晶粒之间的晶界很强。（6）在具有{110}方向的晶粒内，优先生成了晶体内的分支裂纹，在这种方向上，有22个具有最大滑动因子的活动滑移系统，使其非常容易滑动变形。随着疲劳裂纹接近晶界的边界，由于阻断晶界的效果，它们被脱位。のですねです。英语：随着疲劳载荷的增加，裂纹尖端和晶界最活跃的滑动系统之一被认为是重新驱动的，以避免不太可能发生滑动变形的区域。（7）中子衍射测量结果得出结论，超铁材料优先具有晶体取向，从而导致分支内部分支，从而导致裂缝表面粗糙度引起的裂纹闭合增加，并出现出色的疲劳裂纹膨胀耐药性。