高電流密度場における金属表面上の疲労き裂の修復

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試験片に疲労き裂を導入した後，本研究室の電流印加装置であるトランジスタ式直流電源を用い，様々な条件で電流を印加し，き裂周辺に高密度電流場を形成することにより、き裂修復を実現した．き裂修復できた試験片は走査型電子顕微鏡（SEM）を用いて表面の観察を実施し，電流場がき裂形状に与える影響に関して微視的観察評価を行った．その結果、疲労き裂に電流印加によって局所熔解が発生していることがわかった．その局所熔解の程度は電流の大きさに大きく影響を受けた．この現象は疲労き裂進展速度を低下させ、疲労き裂の進展を防ぐことができ、疲労寿命を上昇させることがわかった．疲労寿命と電流の大きさの関係について調べた結果、電流の大きさ90 A/mm2のとき、一番疲労寿命が延びることを確認した．さらに，き裂修復された試験片に対し，引張試験と疲労試験を行いき裂修復部の接合強度評価や疲労特性評価を実施した．疲労き裂に電流を印加した時のき裂修復の具合をひずみエネルギーより調べた結果、局所熔解はき裂閉口効果を招き、き裂の進展が遅くなることを把握できた．さらに、予ひずみを与えたアルミニウム合金の疲労挙動に及ぼす高密度パルス電流の影響について研究を行った。無予ひずみ材および予ひずみ材に対するパルス電流印加効果を比較した。電流を印加しない場合、予ひずみ材の疲労特性は無予ひずみ材の疲労寿命と同様であった。しかし、電流が印加された無予ひずみ材の疲労寿命は、疲労負荷により誘起されたすべり帯が電流印加により減少するため、電流が印加された予ひずみ材よりも増加した。すべり帯の減少は、無予ひずみ材における疲労き裂発生の遅延をもたらしたと考えられる。一方、予ひずみ材では、疲労き裂進展を遅らせることで、電流による疲労寿命が向上した。局所的な溶融が疲労き裂伝播に遅延効果を与えたと考えられる。