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- 305-0047 茨城県つくば市千現1-2-1 [アクセス]
研究内容
- Keywords
金属疲労，材料力学
出版物2004年以降のNIMS所属における研究成果や出版物を表示しています。
論文
- Hideaki Nishikawa, Yoshiyuki Furuya, Toshio Osada, Kyoko Kawagishi, Toru Hara. Three-dimensional high-resolution crystallographic observation of the entire volume of microstructurally small fatigue cracks in Ni-Co based superalloy. Scripta Materialia. 222 (2023) 115026 10.1016/j.scriptamat.2022.115026
- Hideaki Nishikawa, Yoshiyuki Furuya, Houichi Kitano, Terumi Nakamura, Kosuke Kuwabara, Yoshiharu Kanegae, Dong-Soo Kang, Kinya Aota. In-situ observation of microstructurally small fatigue crack initiation and growth behaviors of additively-manufactured alloy 718. Materials Science and Engineering: A. 835 (2022) 142682 10.1016/j.msea.2022.142682
- 西川 嗣彬, 古谷 佳之. 自動その場観察システムと画像相関法を用いた微視組織的微小疲労き裂発生および進展評価法の開発. 鉄と鋼. 105 [1] (2019) 105-111 10.2355/tetsutohagane.tetsu-2018-096
会議録
- Hide-aki Nishikawa, Yoshiyuki Furuya. Effect of Mean Stress on Small Fatigue Crack Growth Rate on Low Carbon Steel with Several Simulated HAZ Heat Treatment. Structural Integrity Procedia. (2016) 3002-3009 10.1016/j.prostr.2016.06.376
- NISHIKAWA, Hideaki, TAKEUCHI, Etsuo, FURUYA, Yoshiyuki, Liu Zhimin, Takuo Handa. Giga-cycle Fatigue Properties for Spheroidal Graphite Cast Iron. Proceedings of the 72th World Foundry Congress.. (2016) 1-2
口頭発表
- 西川 嗣彬, 古谷 佳之. 再現 HAZ 熱処理を施した低炭素鋼における微小疲労き裂の発生、進展挙動. 日本機械学会 M&M2018 材料力学カンファレンス. 2018
- 西川 嗣彬. 金属材料における疲労メカニズムとき裂進展自動計測および疲労設計への応用. 金属材料における疲労メカニズムとき裂進展自動計測および疲労設計への応用. 2018 招待講演
- 西川 嗣彬, 古谷 佳之. 再現HAZ熱処理を施した炭素鋼を用いた微小疲労き裂進展特性に及ぼす微細組織の影響調査. WMRIF 5th International Workshop for Young Scientists. 2016
その他の文献
- 長田 俊郎, 西川 嗣彬, 古谷 佳之, 川岸 京子. Ni基超合金特性予測プログラムの開発. ガスタービン定期講演会講演論文集. 50 (2022) 1-3
- 西川 嗣彬. 表面その場観察システムの自動化による 微小疲労き裂の観察・評価技術の高度化とその応用. 金属. [1] (2019) 38-45
所属学会
日本機械学会, 日本鉄鋼協会, 日本金属学会
受賞履歴
- 日本機会学会, 材料力学部門, 優秀講演表彰 (2020)
- 日本鉄鋼協会, 研究奨励賞 (2018)
- The 5th World Materials Institutes Forum, Outstanding presentation (2016)
- 日本機会学会, 論文賞 (2012)
構造材料研究センター
材料の組織と寿命を繋ぐミクロな疲労亀裂の先進評価技術
金属疲労，亀裂進展，その場観察，ハイスループット，積層造形，三次元解析
概要
金属疲労を予測する、防ぐ、或いは疲労に強い金属材料に開発には、材料の微細組織と疲労の関係を理解する必要がある。そのためには、組織に敏感なミクロな疲労亀裂の挙動を理解することが重要となる。NIMSでは、独自の自動その場観察システムを構築することで、ミクロな疲労亀裂の発生・成長に関するデータをハイスループットで取得できるようにした。これにより多くの微細組織に対応した疲労データが収集できるようになり、微細組織の疲労における役割に関する多くの新知見を得ることに成功した。さらに、疲労亀裂に特化した大規模かつ高解像度な3D解析技術を構築することで、その成長メカニズムに関する新知見を得ることにも成功した。
新規性・独創性
● 従来、観察に多大な労力を必要としたミクロな疲労亀裂の発生・成長過程を、全自動で観察する顕微鏡システムを構築
● 多様な微細組織に対応したミクロな疲労亀裂発生・成長データの収集
● 特異な微細組織が現れる積層造形材料への展開と疲労破壊メカニズムの解明
● ミクロな疲労亀裂の解析に特化した大規模・高解像度3D解析技術の確立
● 50年にわたる未解決課題であった、ミクロな疲労亀裂の結晶学的な成長メカニズムの解明
内容
Fig. 1は、疲労亀裂の自動観察システムであり、疲労試験中、定期的にパノラマ状に試験片表円の顕微鏡画像を自動取得する。Fig. 2は、このシステムで観察したミクロな疲労亀裂の発生過程であり、いつ・どこから亀裂が発生したのか高解像度で観察できる。Fig. 3は、積層材料の疲労亀裂成長挙動の例であり、このように、造形方式による組織変化に対応して亀裂成長速度が変化する様子をハイスループットで評価できる。Fig. 4は、大規模3D解析により調べた疲労亀裂面の結晶方位である（微細組織解析グループ、超耐熱材料グループとの連携）。疲労亀裂の大部分がすべり面に沿って成長していることを解明した。
まとめ
● 多様な微細組織に対応したミクロな疲労データの蓄積と、それによる組織ー疲労特性の相関関係の明確化
● 疲労限度における停留亀裂の問題など、亀裂発生・成長に関する様々な未解決課題の解明
● 経験則に頼った工学的な疲労寿命予測からの脱却
