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

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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。