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【研究成果】金属の破壊はなぜ起こるのか?複合的な3D可視化技術により解析 -定説と異なる真の破壊メカニズムを明らかに-

掲載日:2022/03/25

 金属材料が使用されている自動車や飛行機において、金属の破壊は重大な事故に繋がる恐れがあることから、その破壊メカニズムについて古くから研究が行われてきました。しかしながら、従来の手法では、破壊が「いつ」、「どこから」、「どのように」発生・進行していくのかを完全には理解できていないのが現状でした。

 材料工学専攻の平山恭介 助教は、高輝度光科学研究センターと共同で、大型シンクロトロン放射光施設SPring-8において、破壊の様子を直接観察できるX線CTおよび金属材料の様々な情報を得ることのできるX線回折コントラストトモグラフィー法を組み合わせたマルチモーダル3Dイメージング技術を開発しました。本技術を、高強度アルミニウム合金の破壊挙動の解析に適用したところ、従来、定説とされていたメカニズムとは異なる真の破壊メカニズムが明らかになりました。マルチモーダル3Dイメージング技術は、金属材料の破壊現象だけでなく材料に関する様々な現象を理解するための非常に画期的な手法に成り得ると期待しています。

 本研究成果は、2022年3月25日に、国際学術誌「Materials Transaction」のオンライン版に掲載されました。

 

画像

図 3Dイメージング技術の実験・解析の流れ。(左)実験装置の模式図(中)金属材料の結晶粒の3D再構成像。色は結晶粒の向きを表しています。(右上)破断面の中で格子面と考えられる平坦な領域を黄色、その中でもより平坦な領域を赤色で抽出しています。(右下)赤色の領域の破断面の向きを表しています。定説とされていた破壊メカニズムでは、破断面はある特定の向きに集中するとされていましたが、本結果ではランダムに配向していました。

詳しい研究内容について

金属の破壊はなぜ起こるのか?複合的な3D可視化技術により解析-定説と異なる真の破壊メカニズムを明らかに-PDF File

研究者情報

平山恭介 京都大学教育研究活動データベース

論文情報

【タイトル】
 Crystallographic Analysis of Hydrogen Embrittlement Behavior in Aluminum Alloy using Diffraction Contrast Tomography
 (回折コントラストトモグラフィーによるアルミニウム合金の水素脆化挙動の結晶学的解析)

【著者】
 Kyosuke Hirayama, Hiroyuki Toda, Takafumi Suzuki, Masayuki Uesugi, Akihisa Takeuchi and Wolfgang Ludwig

【掲載誌】Materials Transactions
【DOI】https://doi.org/10.2320/matertrans.MT-L2021020

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材料工学専攻
奥田研究室