FIB/TEM断面観察による定量的破壊評価法を用いたMg合金の疲労破壊機構の解明

利用 FIB/TEM 截面观察定量断裂评价方法阐明镁合金的疲劳断裂机制

基本信息

批准号：
10J05862
负责人：
安藤大輔
金额：
$ 0.45万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2011
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J05862/
关键词：
マグネシウム疲労破壊 TEM FIB 定量評価

项目摘要

私の研究の目的は、高寿命高疲労強度を有するMg合金の開発のために、Mg合金の疲労破壊機構を変形双晶に着目し、破壊原因の解明をすることにある。そのために特徴的な疲労破面をFIBで断面加工し、TEMで内部構造観察することによって、定量的な破壊評価法の確立を目指した。当該年度においては、疲労破壊の原因を単純化するために引張応力、圧縮応力のみの疲労試験を結晶粒径および応力を制御して、破壊形態の変化を明らかにすることを実施計画とした。実際には、引張応力下での破壊形態の詳細な調査をすることになった。以下に、当該年度の研究成果について示す。試料は熱処理条件によって結晶粒径を調整し、作製した。変形双晶は結晶粒径が微細なほど生じにくい。疲労強度は結晶粒径5μmで120MPa、200μmで70MPaであった。また、繰返引張試験の結果から、疲労破壊は従来関係性が指摘されていた{1012}双晶の形成とは関係がないことがわかり、疲労破壊の原因はサイクル毎に試料内部に蓄積するひずみであることを明らかにした。また、微細粒径試料においてのひずみの蓄積は非底面すべりによって生じ、粗大粒径試料においては二重双晶の形成による局所的な大変形で生じることも明らかにした。破面とその内部組織構造とを1対1対応化させ、疲労破壊メカニズムと変形双晶の関係を示すという研究成果によって、単純引張試験においてだけでなく、引張疲労試験においても早期破壊の原因が二重双晶によることを示したことは今後のMg合金の疲労破壊研究において大きな意義があったと考える。

我的研究目的是开发具有较高寿命和高疲劳强度的MG合金，重点是MG合金对变形双胞胎的疲劳裂缝机制，并阐明了裂缝的原因。为此，我们旨在通过使用FIB处理独特的疲劳裂缝表面并使用TEM观察内部结构来建立定量断裂评估方法。在这个财政年度，实施计划是通过使用疲劳测试来控制晶粒尺寸和压力，以减轻拉伸和压缩应力来简化疲劳失败的原因，并阐明断裂形式的变化。实际上，我们决定对拉伸应力下的断裂形状进行详细研究。以下是今年的研究结果。通过根据热处理条件调节晶粒尺寸来制备样品。晶体尺寸越细，发生的可能性就越小。疲劳强度为120 MPa，晶粒尺寸为5μm和70 MPa，晶粒尺寸为200μm。此外，重复拉伸测试的结果表明，疲劳性骨折与{1012}双胞胎的形成无关，{1012}双胞胎先前指出的是有关系的，并且疲劳性骨折的原因是每个周期内累积的疲劳性骨折。还发现，由于非底部滑动而发生的细晶粒大小样品中的应变积累发生，而局部大变形是由粗晶尺寸样品中的双重双胞胎形成引起的。表明裂缝表面及其内部结构之间关系的研究结果是一对一的对应关系和疲劳断裂机制和变形双胞胎，这表明双胞胎不仅是早期分裂的原因，不仅在简单的拉伸测试中，而且在拉伸疲劳测试中，这对于未来的疲劳性疲劳性分裂而言具有重要意义。