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涌井 隆; 山崎 和彦*; 二川 正敏
実験力学, 22(2), p.96 - 104, 2022/06
高放射化物のレーザー溶断技術の開発の一環として、放射線遮へいガラス及び無鉛ガラスに対してパルスレーザー照射試験及び押込み試験を行った。鉛含有量が低いガラスに比べ、鉛含有量が高いガラスの損傷が大きく、損傷発生の閾値が低かった。押込み試験結果を基に、カルマンフィルタ及び有限要素を組み合わせた逆解析により、ガラスの微小塑性挙動を表す材料構成式の定数を同定した。流動応力は、鉛含有量の増加とともに低下し、レーザー照射により低下した。一方、塑性流動抵抗値は、鉛含有量の増加とともに増加し、レーザー照射により増加した。非照射及び照射領域における破壊エネルギーとき裂先端周りの塑性領域寸法を実験結果を基に算出した。それぞれの値は、鉛含有量の増加とともに減少し、レーザー照射により低下した。
二川 正敏; 久保 真治; 涌井 隆*; 小貫 薫; 清水 三郎; 山口 明久*
実験力学, 3(2), p.109 - 114, 2003/06
熱化学法水素製造ISプロセス環境下で構造材料に形成される腐食層の力学特性を評価した。まず、4種類の金属材料(316SS,Ni-Alloy,Ti及びTa)に対して、ISプロセスのヨウ化水素分解環境を想定した条件下で100時間の腐食試験を行った結果、316SSは腐食層を形成し、Tiは粒内に水素脆化が確認されず、良好な耐食性を示すことを確認した。腐食層の評価には、微小押し込み試験法から得た押込み荷重と深さの関係に対して、逆解析を行い、ヤング率,降伏応力,加工硬化係数,加工硬化指数の変化を評価した。これより、Taについては、表層約200ミクロンまでの厚さにおいて延性の低下を示し、最大引張強度の増加及び均一伸びの減少を示すことがわかった。
直江 崇*; 二川 正敏; 涌井 隆*; 粉川 広行
日本機械学会関東支部茨城講演会(2002)講演論文集, p.3 - 4, 2002/09
液体重金属による材料の脆化挙動(Liquid Metal Embrittlement;LME)について、微小押し込み試験により評価した。ここでは、液体水銀に対する316ss鋼の接液面における機械的特性の変化を押し込み試験と逆解析を組合せて定量的に評価するとともに、応力の影響について、圧痕法により形成される残留応力分布と特性変化の関係について調べた。水銀浸漬は150
Cで最大2000時間行った。浸漬時間とともに表層硬化層厚さが増加し、表層硬化層の延性は均一伸びで約3割程度低下することがわかった。また、このような傾向は圧縮応力場では軽減される。すなわち、浸漬による硬化の程度が小さい。
二川 正敏; 涌井 隆*; Steinbrech, R. W.*; 田辺 裕治*; 原 利昭*
日本機械学会論文集,A, 66(646), p.152 - 158, 2000/06
脆性被覆膜の健全性に大きく影響する残留応力及び破壊靱性値K
を精度良く評価できる新たな試験技術を提案した。すなわち、超小型曲げ荷重負荷試験機を組み込んだ微小押込み試験装置を用いて、曲げ荷重負荷状態下で任意の押込み荷重による圧痕から伝播するき裂に対してその場観察を行い、相当残留応力として作用する曲げ応力と微小き裂長さとの関係を求めた。これより、残留応力及びK値が精度よく評価できることを示し、K値については残留応力フリーで実測された値と、また残留応力については基材とコーティングとの熱膨張差を考慮した熱弾性解析結果とほぼ合致することから、本手法の妥当性を確認した。さらに、曲げ荷重無負荷時に得られるき裂長さによるK値の評価結果にはぼらつきが多く現れるが、任意の曲げ加重を負荷した結果を組み合わせることにより、得られたK値の信頼性を向上できることを示した。
二川 正敏; 涌井 隆*; 井岡 郁夫; 衛藤 基邦
Journal of the European Ceramic Society, 20(8), p.1135 - 1143, 2000/05
被引用回数：5 パーセンタイル：44.86(Materials Science, Ceramics)材料の耐食性は腐食環境と接する界面の特性に支配される。耐食材料として期待される炭化ケイ素系セラミック、高ケイ素鉄合金は脆性を示すため、腐食表層部の特性が腐食後強度に大きく影響する。そこで、腐食表層の力学特性を微小押込み試験に有限要素法接触解析を融合させた手法により評価し、腐食表面に対する押込み荷重曲線の挙動と腐食様相、腐食後強度との相関を明らかにした。腐食環境はISプロセス工程内の沸騰濃硫酸であり、各種セラミック(Si-SiC, SiC, Si
N
, Al
O, ZrO)曲げ試験片を最大1000時間浸漬した。腐食後強化を示したSiC、Si-SiC試験片表層には防食皮膜(シリカ)の形成が確認された。また、腐食後劣化を示したSiN, AlO, ZrO表層には、多孔質状の腐食層が形成された。これらの腐食形態の差異は微小押し込み試験から得られる押込み荷重-深さ曲線に影響し、その傾向を解析的に再現すると共に表層部の材料定数を決定した。さらに、押込み荷重-深さ曲線から評価した腐食層厚さと腐食前の破壊靱性値を用いることによって、腐食後強度劣化を評価できることを示した。
涌井 隆*; 二川 正敏; 田辺 裕治*; 衛藤 基邦
日本機械学会論文集,A, 65(640), p.15 - 20, 1999/12
熱化学水素製造ISプロセスの硫酸濃縮・蒸発工程で使用可能な容器材料及び皮覆材料として期待されるセラミックス材料(Si-SiC,SiN)に対して、沸騰濃硫酸環境中腐食後の腐食表層部の力学特性を微小押込み試験及び有限要素法による接触解析から評価した。これより、微小押込み試験から得られる荷重/押込み深さ曲線には、両材料の腐食形態の差異が反映されることを確認した。さらに、実験的に評価された曲線を再現できるように、腐食層の材料定数を決定する逆解析により、腐食層の力学特性を推定できることを示した。
西山 直紀*; 二川 正敏; 井岡 郁夫; 小貫 薫; 清水 三郎; 衛藤 基邦; 奥 達雄*; 倉部 誠*
材料, 48(7), p.746 - 752, 1999/07
熱化学水素製造ISプロセスの硫酸濃縮・蒸発工程で使用可能な容器材料及び皮覆材料として期待される、数種のセラミックス材料に対して沸騰濃硫酸環境における耐食性評価を行った。最大1000時間の沸騰硫酸中で浸漬試験を行った後に、質量変化、強度変化を調べるとともに、微小押し込み試験による腐食表層部の力学特性について調べた。その結果、(1)Si-SiC,SiCは防食皮膜として機能するシリカ皮膜の形成により優れた耐食性を示すこと、(2)腐食層厚さ及び皮膜厚さを微小押し込み試験により求まる力学特性変化点から評価できること、(3)SiN及びAlOの腐食後強度劣化を微小押し込み試験から得られた腐食層厚さと固有の破壊靱性値より非破壊的に評価できること、を明らかにした。
涌井 隆; 山崎 和彦*; 二川 正敏
no journal, ,
鉛含有量の異なる2種類の放射線遮へいガラスと無鉛ガラスにNd:YAGレーザーを照射した。本研究のレーザー照射条件では、無鉛ガラスの照射損傷は確認されなかったが、鉛ガラスの照射損傷は確認され、鉛含有量が多いガラスの照射損傷が大きかった。ビッカース硬さ,弾性係数及び破壊靭性値について、ビッカース圧子を用いた微小押込み試験による評価した。鉛ガラスのそれぞれの値は、無鉛ガラスの値の82-75%,90-80%及び71-65%であった。球状圧子を用いた微小押込み試験により得られた押込み荷重-深さ曲線に対して、カルマンフィルタを用いた逆解析を行った結果、鉛ガラスの降伏応力は、無鉛ガラスの87-67%であった。また、鉛含有量の低いガラスにおいて、照射損傷部の降伏応力は、非照射部の値の74%であった。
涌井 隆; 斎藤 滋; 若井 栄一; 酒井 知紀*; 森 孝太郎*; 二川 正敏
no journal, ,
J-PARCにおける核破砕水銀標的の寿命を決定する支配因子の1つは、陽子及び中性子による照射損傷である。われわれは、これまで、非照射材に対して、微小押込み試験から引張特性を評価する逆解析手法を提案してきた。本研究では、核破砕条件による照射損傷を模擬したイオン照射材に本評価手法を適用し、その評価結果と米国SNSの水銀標的の照射後試験結果の比較により、本手法の妥当性について検討する。この検討結果を踏まえ、使用済み容器から採取した試料に対して押込み試験を行うことにより、硬度や本評価手法から得られる引張特性から、照射損傷に重畳する様々な影響(繰返し応力による疲労温度及び水銀による変質など)も考慮した余寿命評価が行えることが期待される。本報では、評価手法やその妥当性について議論する。
涌井 隆; 斎藤 滋; 二川 正敏; 酒井 知紀*; 森 孝太郎*
no journal, ,
高放射線環境で使用される構造物の寿命を決定する因子の1つは照射損傷である。材料劣化を把握するために、押込み試験の適用を計画している。本研究では、逆解析も含めた押込み試験と数値引張実験の組み合わせから、機械的特性を評価する手法を提案する。本手法により照射損傷による材料劣化が評価されることを確認するため、本手法をイオン照射された316Lステンレス鋼に適用した。数値モデルはDPA分布に依存した機械的特性を有する多層構造にし、各層の材料定数を同定した。同定した材料定数を用いて数値引張実験を行い、それらの結果とSNSのPIE試験結果を比較した。その結果、提案した手法が照射損傷による材料劣化を評価するのに有効であることが確認された。
涌井 隆; 斎藤 滋; 山崎 和彦*; 酒井 知紀*; 森 孝太郎*; 二川 正敏
no journal, ,
J-PARCの水銀ターゲット容器において、陽子及び中性子に伴う照射損傷により、延性が著しく低下し、この照射損傷は水銀ターゲット容器の寿命を決定する主要因子の1つである。高出力で長期間運転するためには、照射損傷を定量的に評価することが極めて重要である。そこで、機械的特性を評価する試験方法として、簡便で迅速に試験を行うことが可能な押込み試験を検討している。照射損傷を模擬する手法として、イオン照射があるが、損傷領域が数ミクロンの極表層部に限られる。そこで、微小押込み試験を行い、試験から得られる荷重-深さ曲線に対して、カルマンフィルタと数値実験を組み合わせた逆解析を適用した機械的特性評価技術を提案する。その結果、照射材料の引張試験結果と同様な機械的特性の変化を捉えることができ、本評価技術の有効性を確認した。さらに、脆性材料である鉛ガラスに適用し、ガラス材料の微小塑性挙動を定量的に評価できることを明らかにした。
