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論文

Anomalous small-angle X-ray scattering (ASAXS) study of irradiation-induced nanostructure change in Fe-ion beam irradiated oxide dispersion-strengthened (ODS) steel

熊田 高之; 大場 洋次郎; 元川 竜平; 諸岡 聡; 冨永 亜希; 谷田 肇; 菖蒲 敬久; 金野 杏彩; 大和田 謙二*; 大野 直子*; et al.

Journal of Nuclear Materials, 528, p.151890_1 - 151890_7, 2020/01

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Materials Science, Multidisciplinary)

ステンレス鋼の放射線照射によるナノ構造変化観測用異常分散X線小角散乱(ASAXS)装置を開発した。イオンビーム照射前後のMA956試料の散乱パターンを比較したところ、Cr析出物の形状は全く変化していないことが判明した。

論文

Evaluation of welding residual stresses using diffraction spot trace method

鈴木 賢治*; 菖蒲 敬久; 城 鮎美; Zhang, S.*

Advanced Materials Research, 996, p.76 - 81, 2014/08

 被引用回数:0 パーセンタイル:100

A diffraction spot trace method (DSTM) is very useful to measure internal stresses of materials with coarse grains. In this study, validity of the DSTM was examined using high energy synchrotron X-ray of 70 keV. The specimen was a welded plate of austenitic stainless steel (SUS316L). The thickness of the specimen was 9 mm. The improved spiral slit system was used, and PILATUS was used as an area detector. It was difficult to detect the high energy X-rays due to the reduction of counting efficiency of the PILATUS. However, the residual stress map of the welding specimen was obtained by long exposure time. The residual stresses of the welding specimen were simulated by a finite element method (FEM). The outline of the residual stress measured by the DSTM coincided with that by the FEM.

論文

2次元検出器を利用した粗大粒の内部応力評価

鈴木 賢治*; 菖蒲 敬久; 城 鮎美; Zhang, S.*

材料, 63(7), p.527 - 532, 2014/07

回折斑点追跡法とスパイラルスリットを組みあわせ、粗大粒を有する材料内部応力評価測定法を開発した。曲げたマグネシウム合金に対して本測定法を適用し、内部応力計測が可能であることを確認した。また溶接したマグネシウム合金に対して内部応力評価を実施し、粗大粒を有する溶接部に対しても有限要素解析とほぼ同様の結果を得ることに成功した。

論文

Internal stress measurement of weld part using diffraction spot trace method

鈴木 賢治*; 菖蒲 敬久; 城 鮎美; Zhang, S.*

Materials Science Forum, 777, p.155 - 160, 2014/02

 被引用回数:3 パーセンタイル:11.24

The spiral slit-system was improved in order to make a gauge length regularity. The bending stress was measured by the improved spiral slit-system, and the measured stresses corresponded to the applied stress regardless of the diffraction angle. As a result, the validity of the improved spiral slit system was proved. On the other hand, the diffraction spot trace method (DSTM), which combined the spiral slit-system and a PILATUS detector, was proposed to measure stress in a coarse grain. In this study, the distribution of the residual stress in a melt-run welding specimen was measured using the DSTM. The welding residual stresses measured accorded with that by the FEM simulation.

論文

ウォータジェットピーニングを受けたオーステナイト系ステンレス鋼の残留応力

鈴木 賢治*; 菖蒲 敬久; 城 鮎美

材料, 62(7), p.437 - 442, 2013/07

ウォータージェットピーニング(WJP)による残留応力特性を明らかにするため、高エネルギー放射光および中性子を用いた深さ方向の残留応力測定を実施した。試験片にはSUS316Lを使用し、WJPを熱処理した試験片、773Kの大気中にて熱時効した試験片をそれぞれ作成し、計測した複数の回折面から表面残留応力状態の熱時効時間依存性を評価した。その結果、圧縮残留応力は1.5mm程度の深さまで内在していること、今回の熱時効程度では応力緩和が発生しないことなどを明らかにした。

論文

異種材料溶接継手の残留応力解析

鈴木 賢治*; 山岸 葵*; 西川 聡*; 菖蒲 敬久

保全学, 11(2), p.91 - 98, 2012/07

本研究では、オーステナイト系ステンレス鋼SUS316L及びニッケル基超合金NCF600を母材とした異種材平板の突合わせ溶接継手の残留応力について実材料表面残留応力分布計測及び熱弾塑性有限要素解析を行った。その結果、測定からは溶接部内部に弾塑性有限要素解析では見られない非対称な圧縮応力分布が発生していることを明らかにした。今後この差を解明するために結晶配向、弾塑性異方性なども含めたより詳細な研究が必須であり、それにより、より信頼性の高い弾塑性有限要素解析が可能になると期待できる。

論文

2次元検出器による内部ひずみ評価法

鈴木 賢治*; 菖蒲 敬久; 城 鮎美; 豊川 秀訓*

保全学, 11(2), p.99 - 106, 2012/07

本研究では、高エネルギー放射光において回転スリットと2次元検出器を利用した粗大粒の応力評価について研究した。その結果、回転スリットと2次元検出器を利用した内部の応力測定は、細粒を持つ材料については、連続な回折環を利用して内部応力を評価することができるが、ゲージ体積と試料表面との表面効果があるので、回転スリットのコリメーションをある程度厳しくする必要があることを明らかにした。また、粗大粒を持つ試験片の内部応力測定においては、回転スリットのコリメーションを厳しくすると回折そのものが得られなくなるので、ある一定のゲージ体積を持つ必要があることを明らかにした。

論文

オーステナイト系ステンレス鋼の高ひずみ速度による微視的残留応力

鈴木 賢治*; 田邊 裕治*; 菖蒲 敬久

保全学, 10(1), p.57 - 63, 2011/04

低速から高速のひずみ速度で塑性変形させたオーステナイト系ステンレス鋼SUS316Lの微視的残留応力について評価した。SPring-8による放射光応力測定の結果、微視的残留応力の形成にはひずみ速度依存性が存在することを明らかにした。加えて、111回折のように弾性異方性を考慮したヤング率が大きくなる回折面では圧縮応力、200回折のようにヤング率が小さくなる回折面では引張応力が得られることを明らかにした。

論文

機械的負荷によるレーザーピーニング残留応力の緩和挙動

秋田 貢一; 宮下 大輔*; 竹田 和也*; 大谷 眞一*; 菖蒲 敬久; 佐野 健二*; 齋藤 利之*

日本材料学会第44回X線材料強度に関するシンポジウム講演論文集, p.46 - 50, 2010/07

レーザーピーニング(LP)を施工したアルミニウム合金に引張及び圧縮負荷が作用した場合の表面圧縮残留応力緩和プロセスを検討した。残留応力は、X線,放射光,中性子によって実測し、併せて有限要素法解析も行った。明らかになった残留応力緩和プロセスは次の通りである。LP施工材に作用する引張負荷を増加していくと、表面層の圧縮残留応力に釣り合う形で存在する内部の引張残留応力領域がまず塑性変形する。また、圧縮負荷の場合は、表面直下の最大圧縮残留応力領域で塑性変形が開始する。このように内部が先に塑性変形して残留応力の再配分が発生するため、表面の降伏に先立って表面の圧縮残留応力が緩和する。

論文

Internal stress in EB-PVD thermal barrier coating under heat cycle

鈴木 賢治*; 菖蒲 敬久

Materials Science Forum, 638-642, p.906 - 911, 2010/01

As the top coating, zirconia with 4 mol% yttria was electron beam-physical vapor deposited (EB-PVD) on the bond coating of CoNiCrAlY. The substrates were rotated during EB-PVD process and the rotation speeds were 5 (R5) and 10 rpm (R10). In order to investigate the change of the internal stress in the top coating under a heat cycle, the specimen was heated from a room temperature to 1293K, the internal stress was measured in-situ by a strain scanning method with hard synchrotron X-rays at each temperature step. For the specimen R5, the internal stress increased from about -100 MPa to about 100 MPa with the increase in temperature, then the stress relaxation of the top coating occurred over 1093K. For the specimen R10, the internal stress did not show a tension in the heating process, it was caused by the separation between columnar structures.

論文

Transmission imaging and strain mapping in the vicinity of internal crack tip using synchrotron white X-ray

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.

論文

放射光による応力とひずみの評価

田中 啓介*; 鈴木 賢治*; 秋庭 義明*; 菖蒲 敬久

放射光による応力とひずみの評価, 238 Pages, 2009/10

本書では、第1章で結晶回折法による応力ひずみ測定の原理と、放射光の発生原理と利用できる放射光施設について述べた後、第2,3章で放射光による応力評価の基礎と実際測定のノウハウを説明する。次いで、第4,5章で放射光の各種の研究開発への応用例を述べ、さらに放射光による応力評価の将来技術、X線CTによる材料内部の欠陥評価や動的な材料特性評価など、応力評価以外の期待される将来の放射光技術の展開について述べる。発展する放射光による応力評価技術の基本,基礎をまとめるとともに実験のノウハウなどを述べており、実際に実験する場合の入門書として技術者・実験者に役立つことを願っている。また、将来に対する新しい展開及び産業利用への応用を述べることから、放射光の産業利用の一層の発展を引き起こすことも期待している。

論文

EB-PVD遮熱コーティングの熱サイクルによる内部応力

鈴木 賢治*; 菖蒲 敬久

材料, 58(7), p.562 - 567, 2009/07

As the top coating, zirconia with 4 mol% yittria was electron beam-physical vapor deposited (EB-PVD) on the bond coating of CoNiCrAlY. The substrates were rotated during EB-PVD process and the rotation speeds were 5 (R5) and 10 rpm (R10). In order to investigate the change of the internal stress in the top coating by a thermal cycle, the specimen was heated from a room temperature to 1273 K, the internal stress was measured in-situ by the strain scanning method with hard synchrotron X-rays at each temperature step. For the specimen R5, the internal stress increased from about -100 MPa to about 100 MPa with the increase in temperature, then the stress relaxation of the top coating occurred over 1073 K. For the specimen R10, the internal stress did not show a tension in the heating process, it was caused by the separation between columnar structure.

論文

放射光白色X線を用いたCTによる丸棒鋼内部き裂の観察とその先端近傍のひずみマッピング

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.

論文

基盤回転EB-PVD遮熱コーティングの微構造と残留応力

鈴木 賢治*; 菖蒲 敬久; 和田 国彦*; 松原 秀彰*; 川村 昌志*

材料, 57(7), p.674 - 680, 2008/07

CoNiCrAlY was pressureless plasma-sprayed on a substrate of nickel-base superalloy as a bond coating. Under the substrate rotation, zirconia with 4mol yttria was coated as the top coating by the electron beam-physical vapor deposition (EB-PVD). The rotation speed of the substrate was 5, 10 and 20rpm. The top coating was made by the columnar structure which consisted of the core part and the peripheral part. The top of the core part had a pyramidal shape made by piling up the zirconia (111) planes. The peripheral part showed feather-like structure, which was made by growth of the zirconia $$<$$100$$>$$ and (111) directions. By the increase in the rotation speed, the column becomes thick and the inter-columnar space becomes large. The substrate rotation is useful for the reduction of the residual stresses in the EB-PVD thermal barrier coating.

論文

放射光白色X線による内部き裂先端近傍のイメージングとひずみマッピングの検討

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.

論文

NaV$$_{2}$$O$$_{5}$$の逐次電荷不均化による悪魔の花; 悪魔の花を咲かせるIsingスピンの詳細と競合する相互作用の理解

大和田 謙二; 藤井 保彦; 村岡 次郎*; 中尾 裕則*; 村上 洋一*; 野田 幸男*; 大隅 寛幸*; 池田 直*; 菖蒲 敬久; 礒部 正彦*; et al.

放射光, 21(2), p.87 - 96, 2008/03

常圧下で電荷不均化を示すNaV$$_{2}$$O$$_{5}$$の温度圧力相図上で「悪魔の花」が観測された。われわれは、X線構造解析的手法と電荷配列に敏感な共鳴X線回折法の相補利用により、低圧側と高圧側に現われる二つの基底状態の構造の関係を電荷配列も含めて明らかにした。その結果、二つの等価な電荷配列パターンがNaV$$_{2}$$O$$_{5}$$におけるIsingスピンに対応し、それに付随する原子変位はIsingスピンに線型に結合したものであることがわかった。このことからNaV$$_{2}$$O$$_{5}$$において、逐次電荷不均化による悪魔の花が実現されていると結論した。またわれわれは、競合する相互作用の起源がIsing spin-phonon結合によるものであると推測した。

論文

高温曝露されたEB-PVD遮熱コーティングの残留応力と組織

鈴木 賢治*; 菖蒲 敬久; 和田 国彦*; 松原 秀彰*

日本機械学会論文集,A, 74(739), p.370 - 376, 2008/03

ガスタービンエンジンの主要技術である遮熱コーティングに関して、高温大気曝露を施した試験片における残留応力及び組織観察を行い、曝露前との比較することによる材料挙動を検討した。高エネルギー放射光X線による非破壊応力測定の結果、コーティング表面から中間層において圧縮応力が開放されつつあり、組織観察からその原因は焼結による羽毛状組織の凝集が影響していると考えられる。また、ボンドコーティングとの界面付近のトップコーティング初期層では残留応力が解放されずに圧縮の面内残留応力が残っており、これはボンドコーティングと基材との熱膨張係数のミスマッチが影響していると考えられる。

論文

Distribution of residual stresses in EB-PVD thermal barrier coatings

鈴木 賢治*; 菖蒲 敬久; 田中 啓介*

Materials Science Forum, 571-572, p.333 - 338, 2008/00

As a bond coating, CoNiCrAlY was pressureless plasma-sprayed on a substrate of nickel-base superalloy. As the top coating, zirconia with 4 mol yttria was coated by the electron beam-physical vapor deposited (EB-PVD) on the substrate which was rotating during coating. The rotation speed of the in-plane was 5, 10 and 20 rpm. The thickness of the top coating was about 0.12 mm. The distribution of the in-plane residual stress was measured by a conventional X-ray method. The distribution of the out-of-plane residual strain was measured by a strain scanning method with hard synchrotron X-rays. For the specimen with 20 rpm, the in-plane residual stress was small within the range from -20 to 30 MPa, the out-of-plane residual stress was a very small compression. A columnar structure of the EB-PVD thermal barrier coatings consists of the core part with a fourfold pyramid and the peripheral part with a feather-like structure.

論文

Measurement of internal strain in materials using high energy white X-ray at SPring-8

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 $$alpha$$-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.

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