Positron microscopic analysis of crack failure in stainless steels

陽電子顕微法によるステンレス材クラック損傷の評価

Yu, R.; 前川 雅樹; 三輪 幸夫; 平出 哲也  ; 西村 昭彦  ; 河裾 厚男

Yu, R.; Maekawa, Masaki; Miwa, Yukio; Hirade, Tetsuya; Nishimura, Akihiko; Kawasuso, Atsuo

空間分解能30mの陽電子マイクロビームを用いて、ステンレス材の機械的疲労破壊及び応力腐食割れ(SCC)を起こしたクラックの1次元及び2次元走査を行った。測定結果より、この2種類のクラック損傷には異なるメカニズムが存在していると思われる。通常は亀裂生成に伴い、機械的疲労によるクラックの近辺には転位や欠陥の生成が起こると思われるので、511keVの陽電子消滅線のドップラー拡がりは狭小化することが期待される(S(crack)/S(bulk)=1.01)。しかしながら、SCCの場合にはドップラー幅の増大が観測された(S(crack)/S(bulk)=0.97)。そのような現象は、測定試料の微視的組成の違い及び微視的構造の違いに起因すると思われる。

Employing a positron beam with lateral resolution of about 30 micometer, we performed one and two dimensional scan of crack tips in mechanically fatigued as well as stress corrosion cracked (SCC) stainless steels. Results suggest the existence of quite different crack failure mechanisms in the two types of specimen. In agreement with normal crack propagation principal, creation of dislocations and vacancies close to a crack in the mechanically fatigued sample lead to an expected narrowing of the positron annihilation 511 keV Doppler broadening -ray peak (S(crack)/S(bulk)=1.01). Contrarily, widening of the Doppler broadening peak was observed for the SCC specimen (S(crack)/S(bulk)=0.97). Such phenomenon was ascribed to the micro-compositional and micro-structural differences between the studied samples.