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Evaluation of Very High Cycle Fatigue Reliability and Optimization of Usage for High Functional Materials

高功能材料的极高循环疲劳可靠性评估和使用优化

基本信息

批准号：
19560080
负责人：
SHIOZAWA Kazuaki
金额：
$ 2.83万
依托单位：
University of Toyama
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

高機能性付与材料の超高サイクル疲労に現れる内部き裂発生型破壊の機構解明を行い,高信頼性・安全性を保証する疲労設計手法の確立および高強度・高硬度材料の開発を行った.高炭素クロム軸受鋼(SUJ2),高速度鋼(SKH51)および低合金鋼(SCM435,SNCM439)の回転曲げおよび軸荷重疲労試験の結果,破壊様式は表面破壊型(S型),GBF領域を形成しない内部破壊型(I型)およびGBF領域を形成する内部破壊型(IG型)の3種類に分類され,二段折れ曲がり或は二重S-N曲線が現れた.この破壊様式の遷移する応力振幅は基材に存在する介在物寸法及び試験片表面の圧縮残留応力に依存して変化し,これらを考慮した破壊様式の遷移図を提案した.破面の詳細観察を通して,GBF領域形成機構として新たに「微細炭化物の離散剥離説」を提案した.この説を基にして,GBF領域形成を抑制して内部破壊を生じない新高速度鋼を試作し疲労強度評価を行い,超高サイクル域までの全領域で表面破壊を生じ,介在物を起点とする内部破壊を生じないことを確認した.一方,展伸マグネシウム合金の超高サイクル疲労試験を行い,二段折れ曲がりS-N曲線の存在を明らかにした.これは双晶変形と結晶のすべりに起因する疲労破壊機構の変化によって現れる現象であることを明らかにした.

High performance and ultra-high strength materials are developed. Internal crack generation failure mechanism is analyzed. High reliability and safety are ensured. Fatigue design method is established. Development of high strength and high hardness materials is carried out. The results of cyclic bending and axial load fatigue tests of high carbon steel (SUJ2), high speed steel (SKH51) and low alloy steel (SCM435, SNCM439) show that the failure formula is surface failure type (S type),GBF field formation, internal failure type (I type) and GBF field formation, internal failure type (IG type). The force amplitude of the displacement equation depends on the presence of the substrate in the physical dimension and on the residual compression force on the surface of the test piece. Detailed observation of the surface,GBF domain formation mechanism and new proposal of "discrete separation theory of fine carbide". The GBF field formation is suppressed, the internal damage is generated, the new high speed steel is tested, the strength is evaluated, the super high speed steel field is generated, the surface damage is generated, and the internal damage is generated at the starting point of the object. The existence of the S-N curve in the two-stage bending curve is revealed. The cause of this phenomenon is that the crystal structure of the double crystal is not stable.