Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖの超高サイクル疲労における内部疲労き裂発生・進展機構の解明

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本研究はチタン合金Ti-6Al-4Vの超高サイクル疲労における内部破壊過程の解明を目的とする。そのために，大別して１．大型放射光施設SPring-8における放射光技術を用いた試料内部の結晶粒および疲労き裂の非破壊観察と、２．種々の真空圧力における表面き裂進展試験の2つを実施した。１．に関して、SPring-8において結像法と呼ばれる極めて高い空間分解能が得られる非破壊観察手法をTi-6Al-4Vに適用した。その結果、10^-6 m以下の微細な結晶粒や内部き裂の形状を鮮明に観察することができた。今後、結像法を用いることで、例えば内部き裂の発生・進展・停留現象と微視組織の関係を明らかにできる。２．に関して、真空圧力が微小き裂進展に与える影響を明らかにするために、表面に結晶粒寸法程度の微小欠陥をレーザ加工した試験片を用いて、10^-6 Pa~10^0 Paの真空環境と大気環境において疲労試験を実施し、微小欠陥から発生・進展する表面微小き裂を観察した。その結果、き裂進展速度は真空圧力により変化し、10^-6 Paや10^-4 Paといった真空圧力の低い環境では大気中に比べてき裂進展速度が著しく低下した。前年度までに取得した内部き裂の結果と比較したところ、内部き裂の進展速度は特に真空圧力の低い環境のものと一致した。このことから、内部き裂周囲の環境は気体量が極めて限定される低圧環境であることを示した。以上のように、本年度の研究では、結像法を用いた内部破壊過程の測定手法を確立したほか、内部き裂進展過程において、き裂周囲の低圧環境が重要因子であることを明らかにするなど、本研究の目的である内部破壊過程の解明において重要な成果が得られた。