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

Ti-6Al-4V超高周疲劳过程中内部疲劳裂纹萌生和扩展机制的阐明

• 批准号: 16J01058
• 负责人: 吉中 奎貴
• 金额: $ 0.83万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-22 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J01058/
• 关键词: 疲労破壊; ギガサイクル疲労; 疲労き裂; チタン合金; 放射光X線イメージング; 非破壊検査; 真空環境

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。

The purpose of this study is to elucidate the internal breakdown process of Ti-6Al-4V alloy. 1. Large-scale irradiation equipment SPring-8. The irradiation technology is used to detect the crystal grain and fatigue crack inside the sample. 2. The vacuum pressure is used to detect the surface crack progress. 1. SPring-8 is suitable for Ti-6Al-4V. As a result, fine crystal particles below 10^-6 m and internal cracks are clearly observed. In the future, the structure method is used in the case of internal cracks, progress, and stay phenomena, and the relationship between Weishi app organizations is clearly defined. 2. Vacuum pressure and micro-crack development and influence on surface crystallization grain size and micro-crack processing test piece application, vacuum environment of 10^-6 Pa~ 10 ^0 Pa and large environment fatigue test implementation, micro-crack development and development of surface micro-crack detection As a result, the crack progress rate decreased from 10^-6 Pa to 10^-4 Pa under vacuum pressure and from 10^-6 Pa to 10^-4 Pa under high pressure. Compared with the results of the previous year, the progress rate of internal cracking was consistent with that of vacuum pressure and low temperature environment. The environment is extremely low in pressure, and the temperature is very low. In this year's study, the measurement method of the internal breakdown process in the use of the imaging method was established, the internal breakdown process was developed, the low pressure environment of the crack cycle was an important factor, and the important results of the internal breakdown process were obtained.

项目成果

Ti-6Al-4Vの超高サイクル疲労における内部破壊初期過程の放射光microCTイメージング

Ti-6Al-4V超高周疲劳初始内部断裂过程的同步辐射microCT成像

• 发表时间: 2016
• 作者: Fumiyoshi Yoshinaka;Takashi Nakamura;Shinya Nakayama;Daiki Shiozawa;Yoshikazu Nakai;Kentaro Uesugi;今佑宇真，中村孝，高橋航圭，藤村奈央，吉中奎貴;Fumiyoshi Yoshinaka，Takashi Nakamura，Daiki Shiozawa，Yoshikazu Nakai，Kentaro Uesugi;吉中奎貴，中村孝，本宮聡子，佐藤博隆，上杉健太朗，竹内晃久，上椙真之;吉中奎貴，中村孝，髙久和明，上杉健太朗;髙梨圭，鹿島彰太，吉中奎貴，中村孝，藤村奈央，高橋航圭;鹿島彰太，髙梨圭，吉中奎貴，中村孝，藤村奈央，高橋航圭;吉中奎貴，中村孝，上杉健太朗，竹内晃久，上椙真之;吉中奎貴，中村孝，髙久和明，塩澤大輝，中井善一，上杉健太朗
• 通讯作者: 吉中奎貴，中村孝，髙久和明，塩澤大輝，中井善一，上杉健太朗

放射光マイクロCTによるTi-6Al-4Vの内部疲労き裂の発生・進展過程の非破壊観察

同步辐射显微CT无损观察Ti-6Al-4V内部疲劳裂纹的萌生和扩展过程

• 发表时间: 2017
• 作者: Fumiyoshi Yoshinaka;Takashi Nakamura;Shinya Nakayama;Daiki Shiozawa;Yoshikazu Nakai;Kentaro Uesugi;今佑宇真，中村孝，高橋航圭，藤村奈央，吉中奎貴;Fumiyoshi Yoshinaka，Takashi Nakamura，Daiki Shiozawa，Yoshikazu Nakai，Kentaro Uesugi;吉中奎貴，中村孝，本宮聡子，佐藤博隆，上杉健太朗，竹内晃久，上椙真之;吉中奎貴，中村孝，髙久和明，上杉健太朗
• 通讯作者: 吉中奎貴，中村孝，髙久和明，上杉健太朗

Advances in Engineering

工程进展

放射光CTイメージングによるTi-6Al-4Vの内部微細組織の非破壊観察

同步辐射CT成像无损观察Ti-6Al-4V内部微观结构

• 发表时间: 2017
• 作者: Fumiyoshi Yoshinaka;Takashi Nakamura;Shinya Nakayama;Daiki Shiozawa;Yoshikazu Nakai;Kentaro Uesugi;今佑宇真，中村孝，高橋航圭，藤村奈央，吉中奎貴;Fumiyoshi Yoshinaka，Takashi Nakamura，Daiki Shiozawa，Yoshikazu Nakai，Kentaro Uesugi;吉中奎貴，中村孝，本宮聡子，佐藤博隆，上杉健太朗，竹内晃久，上椙真之
• 通讯作者: 吉中奎貴，中村孝，本宮聡子，佐藤博隆，上杉健太朗，竹内晃久，上椙真之

Ti-6Al-4Vの微小き裂進展に与える超高真空の影響

超高真空对Ti-6Al-4V微裂纹扩展的影响

• 发表时间: 2016
• 作者: Fumiyoshi Yoshinaka;Takashi Nakamura;Shinya Nakayama;Daiki Shiozawa;Yoshikazu Nakai;Kentaro Uesugi;今佑宇真，中村孝，高橋航圭，藤村奈央，吉中奎貴;Fumiyoshi Yoshinaka，Takashi Nakamura，Daiki Shiozawa，Yoshikazu Nakai，Kentaro Uesugi;吉中奎貴，中村孝，本宮聡子，佐藤博隆，上杉健太朗，竹内晃久，上椙真之;吉中奎貴，中村孝，髙久和明，上杉健太朗;髙梨圭，鹿島彰太，吉中奎貴，中村孝，藤村奈央，高橋航圭;鹿島彰太，髙梨圭，吉中奎貴，中村孝，藤村奈央，高橋航圭;吉中奎貴，中村孝，上杉健太朗，竹内晃久，上椙真之;吉中奎貴，中村孝，髙久和明，塩澤大輝，中井善一，上杉健太朗;吉中奎貴，中村孝，髙久和明
• 通讯作者: 吉中奎貴，中村孝，髙久和明