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鈴木 賢治*; 倉 己萌*; 三浦 靖史*; 城 鮎美*; 豊川 秀訓*; 佐治 超爾*; 梶原 堅太郎*; 菖蒲 敬久
材料, 71(12), p.1005 - 1012, 2022/12
放射光X線を用いてオーステナイト系ステンレス鋼の溶接部応力測定を実施した。溶接部のX線応力測定の課題は、回折スポットが半径方向および円周方向に広がることである。当該課題を解決するために溶接部からなる角棒の曲げひずみを70keVの放射光単色X線と二重露光法を用いて測定した。2次元検出器からの回折パターンは、テクスチャーマテリアルからのパターンのような鋭い弧を示した。当該結果より回折プロファイルを円周方向の回折強度を積分から取得し、回折角度は二重露光法を使用して決定した。その結果、溶接部の残留応力分布を測定することに成功した。
菅野 未知央*; 町屋 修太郎*; 菖蒲 敬久; 城 鮎美*; 梶原 堅太郎*; 中本 達志*
Superconductor Science and Technology, 33(8), p.085003_1 - 085003_10, 2020/08
被引用回数：5 パーセンタイル：33.01(Physics, Applied)REBa
Cu
O
-delta (REBCO) composite tapes are candidate conductors for future accelerator magnets. Given that REBCO is a brittle oxide film, stress/strain management is important in the mechanical design of a magnet. Therefore, the strain state of a superconducting film should be predicted under various operating conditions. A quantum beam is a useful tool in evaluating the strain state of a superconducting material in a composite conductor. Although various cryogenic tensile testing machines, in combination with neutron beam and synchrotron radiation, have been developed, they are not necessarily optimized for measuring highly textured materials such as REBCO films. This study reports a novel cryogenic tensile testing apparatus that can be used at the beamline of a synchrotron radiation facility. In this system, a superconducting tape is cooled using a Gifford-McMahon (GM) cryocooler through 2.5 m long thermal links made of 5 N high-purity aluminum. This enables a compact cryogenic loading system that can be mounted on the goniometer of a beamline. Lattice strain measurements using synchrotron radiation were conducted at 40 K, 77 K, and 300 K for a commercially available (Y,Gd)BCO coated conductor at BL28B2 in SPring-8. The onset strain of film fracture determined from the lattice strain measurement at 77 K agreed well with the irreversible strain of critical current at the same temperature. The residual and fracture strain of the (Y,Gd)BCO film at 77 K was evaluated as well.
宮川 進*; 伊藤 登志政*; 岩堀 恵介*; 青山 喜彦*; 久保 亮佑*; 村田 慎治*; 菖蒲 敬久; 城 鮎美*; 梶原 堅太郎*
材料, 69(4), p.308 - 314, 2020/04
数GPaの高い接触応力が繰り返し加えられる転がり軸受のフレーキング部分で、ナイタール腐食液で白く見える白色組織が認識される場合がある。これまで、ボールの白色組織の研究は、内輪と外輪の白色組織の研究よりも少なかった。本研究では、ボールの白色組織によるフレーキングメカニズムの説明の一環として、SPring-8の高エネルギー白色X線(A法)と実験室X線測定装置(B法)を使用したボールの内部残留応力分布を調査した。前者は、B法に準拠した表面残留応力によって修正された。後者は、電解研磨の形で応力を解放することによって変更された。結果は、修正された残留応力分布がほぼ定性的に一致することを示した。
110
and 100 oriented REBCO tapes長村 光造*; 町屋 修太郎*; 梶原 堅太郎*; 川崎 卓郎; Harjo, S.; Zhang, Y.*; 藤田 真司*; 飯島 康裕*; Hampshire, D. P.*
AIP Advances (Internet), 9(7), p.075216_1 - 075216_11, 2019/07
被引用回数：7 パーセンタイル：37.59(Nanoscience & Nanotechnology)In the commercial coated conductor tapes, the twinned structure of REBCO (REBaCuO
, RE = Y and Gd) is characterized as either 100 or 110 orientation based on the tape length direction. In this study, we investigate the effects of the two different twinned structures on the critical current 
of the REBCO tapes by combining; transport critical current and synchrotron radiation diffraction measurements. For the tapes with 100 oriented twins, we observed the inverted parabolic strain behavior on the uniaxial strain dependence of . In contrast, the ones with 110 oriented twins showed a weak strain behavior without any maximum appeared in the strain dependence. Such a different uniaxial strain dependence was analyzed by using the one-dimensional twin model with different fractional lengths of A-domains and B-domains of REBCO twins. This model explains the essential features of the different uniaxial strain dependence we observed.
豊川 秀訓*; 佐治 超爾*; 川瀬 守弘*; Wu, S.*; 古川 行人*; 梶原 堅太郎*; 佐藤 真直*; 広野 等子*; 城 鮎美*; 菖蒲 敬久; et al.
Journal of Instrumentation (Internet), 12(1), p.C01044_1 - C01044_7, 2017/01
被引用回数：4 パーセンタイル：21.22(Instruments & Instrumentation)アルミニウムショットキーダイオードセンサとフォトンカウンティングASICsを組み合わせたCdTeピクセル検出器の開発を行っている。このハイブリッドピクセル検出器は、200マイクロメートル
200マイクロメートルのピクセルサイズで、19ミリメートル20ミリメートルまたは38.2ミリメートル40.2ミリメートルの面積で設計された。フォトンカウンティングASIC SP8-04F10Kは、プリアンプ,シェーパ, 3レベルのウィンドウタイプのディスクリミネータ、および各ピクセルが24ビットカウンタを備えている。そしてウィンドウコンパレータを用いてX線エネルギーを選択するフォトンカウンティングモードで精密に動作し、10095ピクセルのシングルチップ検出器が20
Cで実現している。本研究では、本検出器の性能を評価するため、白色X線マイクロビーム実験のフィージビリティスタディを行った。珪素鋼試料に白色X線を照射し、照射位置を走査しながらラウエ回折を測定した。その結果、各位置で隣接する画像間の差を用いることで試料内の粒界の観察に成功した。
中谷 隼人*; 梶原 堅太郎*; 秋田 貢一; 荻原 慎二*
Proceedings of 14th Japan International SAMPE Symposium & Exhibition (JISSE-14) (USB Flash Drive), 6 Pages, 2015/12
Synchrotron radiation laminography at SPring-8 is employed to assess low velocity impact damage in CFRP/Ti laminates as one of the most interested Fibre-Metal Laminates (FMLs). During computed laminography bright X-ray is irradiated to an object with the axis of rotation inclined at an angle and thus it is suitable for the laterally extended geometry of composite laminate plates. It is confirmed how each damage mode in the CFRP/Ti laminates can be imaged by synchrotron radiation laminography by using model specimens that contain artificially induced damage. Then 3-dimensional imaging of impact-induced damage where each damage mode shows complex distribution is demonstrated and that is to our knowledge a novel result.
長村 光造*; 町屋 修太郎*; Hampshire, D. P.*; 土屋 佳則*; 菖蒲 敬久; 梶原 堅太郎*; 長部 吾郎*; 山崎 浩平*; 山田 雄一*; 藤上 純*
Superconductor Science and Technology, 27(8), p.085005_1 - 085005_11, 2014/08
被引用回数：29 パーセンタイル：74.69(Physics, Applied)In order to explain the effect of uniaxial strain on the critical current of DI-BSCCO-Bi2223 tapes, we employed a springboard sample holder that can smoothly and continuously apply both tensile and compressive strains to tape samples. Over a narrow tensile strain region, the critical current in the tapes decreased linearly with increasing strain and returned reversibly with decreasing strain. In this paper, we clearly characterize the reversible range terminated by both compressive and tensile strains, in which filaments do not fracture. Our analysis of the compressive regime beyond the relaxation strain suggests that although BSCCO filament fracture is the primary factor that leads to a decrease in critical current, the critical current in those regions of filaments that are not fractured increases linearly and reversibly with decreasing applied strain at compressive strains well beyond the reversible region for the tape.
柴野 純一*; 梶原 堅太郎*; 塚本 拓也*; 河合 紘和*; 三浦 節男*; Zhang, S.*; 菖蒲 敬久
材料, 63(7), p.533 - 538, 2014/07
SPring-8、BL28B2からの白色X線を利用し、アルミニウム単結晶の延性破壊進展挙動の検証を実施した。その結果、以下の2点を明らかにした。(1)延性損傷進展に伴い発生した転移セルの回転は、水辺面内に比べ垂直面内で大きく、特に負荷ひずみ0.05のときのノッチ近傍の角度変化が大変大きく、これは引張負荷によるAl(111)面のすべり活動が転位セルの生成と回転に大きな影響を及ぼしている。(2)転位密度は材料の延性損傷が進むことで全体に増加したが、ノッチ近傍では相対的に低く、これは延性損傷進展によるひずみエネルギーの解放の影響によるものである可能性を見出した。
柴野 純一*; 梶原 堅太郎*; 塚本 拓也*; 河合 紘和*; 三浦 節男*; Zhang, S.*; 菖蒲 敬久; 小林 道明*
Materials Science Forum, 777, p.176 - 181, 2014/02
被引用回数：1 パーセンタイル：53.76(Materials Science, Multidisciplinary)A ductile damage progress of an aluminum single crystal with the prior activity of the single slip system under tensile loading was verified by a profile analysis using white X-ray obtained in BL28B2 beam line of SPring-8. In this study, the aluminum single crystal of the purity 6N was used as a specimen prepared in I-type geometry for tensile test. In profile analysis, an instrumental function was defined in consideration both of a divergence by a slit and a response function peculiar to the energy dispersive method. The Gauss component of integral breadth related to non-uniform strain and the Cauchy component of integral breadth related to crystallite size were determined by eliminating the broadening by the instrumental function from the diffraction profile of white X-ray. As a result, the characteristics of ductile damage progress near the notch of the aluminum single crystal were inspected from the distribution of both non-uniform strain and dislocation density.
柴野 純一*; 木曽 稔*; 梶原 堅太郎*; 菖蒲 敬久; 三浦 節男*; 小林 道明*
材料, 62(7), p.443 - 450, 2013/07
FCC単結晶の延性損傷の進展と結晶方位の関係を実験的に検証するにはX線回折法が有効である。本研究では、アルミニウム単結晶を塑性域まで引張変形させ、結晶内部から得られた透過回折X線プロファイルから不均一ひずみや転移密度分布を評価した。その結果、負荷ひずみが1.1%の段階でノッチ底から斜め約45の方向にひずみの増大が見られたが、2.2%の段階ではノッチ底から斜め45方向に格子ひずみの減少が確認された。そして、これらとプロファイル解析の結果から、[001]方位が引張負荷方向を向いたアルミニウム単結晶のノッチ近傍の不均一ひずみ分布と転位密度分布から、延性損傷の進展方向とその特徴を明らかにした。
柴野 純一*; 梶原 堅太郎*; 桐山 幸治*; 菖蒲 敬久; 鈴木 賢治*; 西村 優*; 三浦 節男*; 小林 道明*
Materials Science Forum, 638-642, p.2476 - 2481, 2010/01
A transmission imaging and a strain mapping in the vicinity of a crack tip in steel were investigated using a high energy white X-ray obtained from BL28B2 beam line at SPring-8 in Japan. Low-alloy and high-tensile steel was used as a specimen prepared in the G-type geometry with a rectangular sectional part of 5 mm thickness for a four-point bending. As the results, the transmitted image of the crack showed that the crack in the specimen was propagated deeper than that on the surface. It became clear by the numerical simulation that the FWHM of diffracted X-ray profile measured near the crack tip was increased due to the steep change in the strain distribution. It was confirmed that the synchrotron white X-ray was useful for the imaging of the internal crack and the strain mapping near it.
柴野 純一*; 桐山 幸治; 梶原 堅太郎*; 菖蒲 敬久; 鈴木 賢治*; 新居 恭征*; 三浦 節男*; 小林 道明*
材料, 58(7), p.596 - 602, 2009/07
A computerized tomography and a strain mapping near a crack tip in material were investigated using a white X-ray obtained from BL28B2 beam line at SPring-8 in Japan. The computerized tomography of the crack in the specimen was carried out by using the CCD camera that can detect indirectly the X-ray transmitted through the specimen. To measure the strain using the energy dispersive X-ray diffraction technique. As the results, the computerized tomography of the crack in the specimen under the tensile loading was practicable by using the white X-ray. The map of the internal strain near the crack tip of the specimen could be obtained using the high energy white X-ray. It was confirmed that the maximum tensile strain was distributed circularly along the crack tip estimated by CT.
柴野 純一*; 梶原 堅太郎*; 桐山 幸治; 菖蒲 敬久; 鈴木 賢治*; 西村 優*; 三浦 節男*; 小林 道明*
材料, 57(7), p.667 - 673, 2008/07
An imaging and a strain mapping in the vicinity of crack tip in materials were investigated using high energy white X-ray obtained from BL28B2 beam line at SPring-8 Japan. Low-alloy and high-tensile steel (JIS G3128 SHY685) was used as a specimen shaped into G-type and introduced a fatigue crack into the beam of it. As the results, the imaging of the crack of the length of about 1mm in the specimen with loading of crack opening is practicable by using high energy synchrotron white X-ray. The plastic region estimated from the distribution of FWHM almost agreed with the theoretical value calculated by fracture mechanics. It was confirmed that the high energy white X-ray was useful for the imaging of the crack and the strain mapping in the vicinity of it in the depth of the order of millimeter.
柴野 純一*; 菖蒲 敬久; 鈴木 賢治*; 桐山 幸治; 梶原 堅太郎*; 金子 洋; 小林 道明*
Materials Science Forum, 571-572, p.267 - 270, 2008/00
In this paper, the strain in the bulk of material was measured using high energy white X-rays from synchrotron radiation sources of BL14B1 and BL28B2 at SPring-8 in Japan. JIS-S45C carbon steel and JIS-SHY685 high-tensile steel were used as specimens. As a result, the internal strain of SHY685 of 15 millimeters thickness could be evaluated using X-rays with energy of 155 keV diffracted by 
-Fe321 lattice plane. It is suitable for the high accuracy measurement to include more than or equal to 5000 grains of crystal in the gauge volume. Furthermore, the measurement error peak count and the profile which is close to Gaussian curve. However, the measurement accuracy of the internal strain of S45C was relatively low. Because the diffracted X-ray peak counts at each measurement position fluctuated with the relationship between grain size of S45C and the irradiated X-ray beam size.
桐山 幸治; 柴野 純一*; 平田 智之*; 梶原 堅太郎*; 菖蒲 敬久; 鈴木 賢治*
no journal, ,
加工や外的圧力によって金属材料に生じた残留応力は、その材料の強度特性を変化させ、変形や疲労破壊などの原因となることがある。著者らはSPring-8の高輝度・高指向性・高エネルギーの放射光白色X線を用いて、共用ビームラインBL28B2において金属材料内部の残留応力測定手法の確立を試みた。その結果、厚さ5, 10, 15mmの試料を透過した回折線を測定することができ、その回折線ピークエネルギーの変化割合を算出することによって、試料内部のひずみ分布を求めることができた。これらの結果は、ひずみゲージで測定した同試料の負荷ひずみ分布とほぼ一致した。しかし、ひずみ分布は回折面によってばらつき度合いが異なる場合があり、回折X線のエネルギー領域や結晶粒レベルでの応力変動の影響を検討する必要性が示唆された。今後は、光学系・測定系の高精度化や材料ごとの結晶特性に応じた最適測定条件などを明確にし、さらに白色X線によって得られる複数の回折線を同時に解析に利用することで、金属材料中に存在する応力分布をより正確に定量評価できるようにしていく予定である。
桐山 幸治; 柴野 純一*; 西村 優*; 菖蒲 敬久; 金子 洋; 梶原 堅太郎*; 鈴木 賢治*
no journal, ,
鉄鋼材料に見られる応力腐食割れ(Stress Corrosion Cracking:以下SCC)の原因は、溶接部近傍の微小領域における残留応力が関係していると考えられ、SCC機構解明のために残留応力測定が必要とされる。本研究では、SPring-8の日本原子力研究開発機構専用ビームラインBL14B1において高エネルギー放射光白色X線を用いた鉄鋼材料の溶接部の表面から内部の応力測定法の検討を行った。低合金高張力鋼(WEL-TEN)を材質とするスポット溶接試験片に高エネルギーの放射光白色X線を照射した。厚さ5mmの試料内部を透過してきた回折X線をGe半導体検出器で測定し、試料深さ方向・水平方向に走査することにより溶接部の2次元ひずみ分布を求めた。その結果、複数の結晶面から得られた回折X線において、スポット溶接部及び熱影響部近傍においてひずみや塑性域に関連する半価幅の分布を測定することができた。放射光白色X線を用いた本測定手法によって鉄鋼材料中の溶接部近傍の内部ひずみの分布を非破壊で評価できることが示された。今後SCC機構解明のキーポイントとなる鉄鋼材料の溶接部における材料の内部応力の詳細を明らかにすることが期待できる。
桐山 幸治; 柴野 純一*; 梶原 堅太郎*; 菖蒲 敬久; 鈴木 賢治*; 金子 洋; 西村 優*; 新居 恭征*
no journal, ,
鉄鋼材料の応力腐食割れ原因の一つとして溶接部近傍の残留応力が上げられるが、その機構解明のためにはき裂の進展具合の把握と溶接部近傍の内部ひずみ分布の理解が必要である。本研究では、SPring-8のビームラインBL28B2において高エネルギー放射光白色X線を用いて人工的にき裂をいれた鉄鋼材料のCTスキャンとき裂周辺部のひずみマッピングを行った。その結果、CTによって有負荷時のき裂開放状態において試料内部のき裂が明確に観察することができた。また、そのデータを元にき裂周辺部の内部ひずみ分布を測定したところ、CT画像と整合のある分布結果が得られた。これより放射光白色X線を用いたイメージング技術と内部ひずみ測定技術を組合せて、総合的に解析することで鉄鋼材料の内部状態の理解に大変有効であるということがわかった。
桐山 幸治; 柴野 純一*; 梶原 堅太郎*; 菖蒲 敬久; 鈴木 賢治*; 金子 洋; 西村 優*; 新居 恭征*; 三浦 節男*; 小林 道明*
no journal, ,
鉄鋼材料の応力腐食割れ(Stress Corrosion Cracking: SCC)の機構解明には、溶接部近傍に内在する残留応力とそこで発生するき裂の進展状況を理解することが重要である。そこで、本研究では、SPring-8のビームラインBL14B1及びBL28B2において高エネルギー放射光白色X線を用いて人工的にき裂をいれた鉄鋼材料のき裂周辺部のイメージングと内部応力測定を行った。その結果、有負荷時のき裂開放状態において、イメージング画像によって試料内部のき裂を観察することができた。また、き裂周辺部の内部ひずみ分布を測定したところ、イメージング画像と整合のある結果が得られた。これより放射光白色X線を用いたイメージング技術と内部ひずみ測定技術を組合せて、総合的に解析することで鉄鋼材料の内部状態の理解に大変有効であるということがわかった。
桐山 幸治; 柴野 純一*; 梶原 堅太郎*; 菖蒲 敬久; 鈴木 賢治*; 新居 恭征*; 三浦 節男*; 小林 道明*
no journal, ,
溶接部近傍で発生する鉄鋼材料の応力腐食割れの機構を解明するためにはき裂の進展具合と溶接部近傍の内部ひずみ分布を非破壊で測定する必要がある。本研究では、SPring-8のビームラインBL28B2において高エネルギー放射光白色X線を用いて人工的にき裂をいれた鉄鋼材料のCTスキャンを行った。その結果、CTによって有負荷時のき裂開放状態において試料内部のき裂が明確に観察することができた。また、そのデータを元にき裂周辺部の内部ひずみ分布を測定したところ、CT画像と整合のある分布結果が得られた。これより放射光白色X線を用いたCT技術は、内部ひずみ測定技術を組合せることで鉄鋼材料の内部状態の理解に大変有効であるということがわかった。
柴野 純一*; 梶原 堅太郎*; 桐山 幸治; 菖蒲 敬久; 鈴木 賢治*; 新居 恭征*; 三浦 節男*; 小林 道明*
no journal, ,
A computerized tomography and a strain mapping in the vicinity of a crack tip in steel were investigated using a high energy white X-ray obtained from BL28B2 beam line at SPring-8 in Japan. Low-alloy and high-tensile steel (JIS G3128 SHY685) was used as a specimen prepared in the cylindrical geometry. A fatigue crack was introduced into the specimen by a cyclic loading. As the results, the computerized tomography of the crack in the specimen under the loading of crack opening was practicable by using the synchrotron white X-ray. The contour map of the internal strain near the crack tip of the steel of 5mm diameter could be obtained using the white X-ray with energy ranging from 50keV to 150keV. It was confirmed that the synchrotron white X-ray is useful for the computerized tomography of the internal crack and the strain mapping near it.
