成果報告書詳細
管理番号20090000000098
タイトル平成20年度成果報告書 平成20年度標準化調査事業/マグネシウム合金の疲労試験法に関する標準化調査事業に関する調査研究
公開日2009/7/16
報告書年度2008 - 2008
委託先名社団法人日本アルミニウム協会 国立大学法人長岡技術科学大学
プロジェクト番号P04002
部署名研究開発推進部 標準化・知的基盤グループ
和文要約本事業では,主として自動車などへのマグネシウム合金の適用拡大を考えた場合に重要な,疲労特性を評価するための標準試験法について検討する.平成11-13年度知的基盤創成・利用技術研究開発事業「マグネシウム材料の疲れ強さ試験のための試験機並びに試験法の開発」の成果を踏まえ,また,国際規格との協調および国際的にも主導的な立場を確保するため,マグネシウム合金疲労試験法標準のISO原案素案の作成を目指す.標準化を予定する疲労試験法として,軸荷重疲労試験および回転曲げ疲労試験を取り上げる.
本年度検討した項目および得られた結果を以下に示す.
(1) ラウンドロビン試験;平成19年度のラウンドロビン試験および疲労試験法委員会の議論により明らかとなった検討事項について,AZ61押出材およびAZ91ダイカスト材を供試材とし,国内7研究機関において軸荷重疲労試験と回転曲げ疲労試験を実施した.うち,2研究機関は,第三者機関であり,外注試験として,軸荷重疲労試験および回転曲げ疲労試験を実施した.検討事項は,試験形状,試験環境,表面仕上げ,ダイカスト材への適用,の4項目である.本年度実施したラウンドロビン試験より,得られた結果を以下にまとめる.
試験片形状;軸荷重疲労試験および回転曲げ疲労試験のいずれも,基本的には,本疲労試験法委員会で提案している試験片形状により,疲労試験が実施可能であり,安定した疲労データが取得できることがわかった.ただし,軸荷重疲労試験では,試験部/つかみ部の直径比が1/2では,つかみ部で破断する場合が認められた.試験部直径が4-6mmの範囲では,疲労強度特性に有意な影響は認められない.平行部付の疲労試験片の方が連続R部を有する試験片よりもわずかに長寿命を示した.
試験環境;乾燥空気中と比較して,実験室環境では,わずかに疲労強度が低い傾向を示した.高湿度環境および水滴下では,著しい疲労強度の低下が認められた.
表面仕上げ;負荷軸と垂直方向に研磨を行った場合,#320よりも細かいエメリー紙を用いれば,疲労強度特性にはほとんど影響を及ぼさない.
ダイカスト材の適用;本疲労試験法委員会で提案している試験片形状により,軸荷重疲労試験および回転曲げ疲労試験のいずれも,押出材と同様に,安定した疲労データが取得できることが分かった.
ほかに,軸荷重試験と回転曲げ試験の相関について調べた.疲労限付近の負荷応力条件において応力-ひずみ関係が両試験で大きく異なることがわかった.
(2) 海外調査;ISO策定にかかわる,中国,韓国,ドイツ,イギリスを訪問し,ISO原案の素案を説明し,意見交換を行った.いずれの国からも,本提案に関しては,基本的な理解を得られた.そのほか米国にて開催された国際会議にて調査を行った.
(3) ISO原案の素案の作成;ISO原案の素案を作成し,ISO策定にかかわる国の関連機関および国内審議団体に提出・説明した.
(4) 文献調査;昨年度に引き続き,マグネシウム合金の疲労に関する文献を調査した.
                                         
英文要約In order to enlarge the application of a magnesium alloy for structural using in auto mobile industry, the standard testing method for evaluation of fatigue property of a magnesium alloy is investigated. The present work is carried out based on the results of the previous work (2001-2003, "Research and Development of Testing Apparatus and Method for Fatigue Test in Magnesium Alloy") and taking into account the cooperation with the international standard. The final goal of the work is to establish an original plan of the ISO standard of fatigue testing method for magnesium alloy. Axial loading fatigue test and rotating bending fatigue test have been studied.
Summary of the results in the present report is following.
(1) Round-robin fatigue test; According to the results and discussion of 2008, 4 items were mainly studied in 2009, such as specimen shape, testing environment, surface finishing and application for die-cast material. Materials used were extruded AZ61 and die-cast AZ91. Axial loading fatigue test and rotating bending fatigue test were carried out at 7 institutes in Japan.
specimen shape; According to the result in the present work, fatigue data can be obtained stably with specimen shape recommended. However, in case of the ratio between diameter of testing section and gripping part is 1:2, some specimens were broken at gripping part. Effect of diameter of testing section was almost negligible within diameter of 4 - 6mm. In case of the specimen with parallel part at the testing section, fatigue strength shows slightly lower compared to fatigue strength obtained with the specimen with continuous R section.
testing environment; Fatigue strength under dry air condition was slightly lower compared that under laboratory air condition. Fatigue strength decreased significantly under high humidity environment and water dropping conditions.
surface finishing; In case of the specimen surface polished in circular direction by using emery paper with grit number lager than #320, effect of surface finishing was not observed on fatigue strength.
application for die-cast material; Fatigue data can be obtained stably with specimen shape recommended as same as extruded material.
In addition, stress - strain relation was measured during axial loading and rotating bending tests. The relation was different between two tests at stress revel near the fatigue limit.
(2) Oversea survey; Proposal of the ISO standard of fatigue testing method for magnesium alloy has been explained to committee and institute which have relation with ISO standard of magnesium alloy in China, Korea, Germany and England. All countries showed good understanding on our proposal. Survey for research works on magnesium alloy has been done at the international conference in USA.
(3) Making a proposal of ISO standard of fatigue testing method for magnesium alloy; The proposal was made and explained to the institute in oversea and domestic committee concerning on ISO standard for magnesium alloy.
(4) Literature survey; Fatigue data was collected in articles of fatigue of magnesium alloy.
  
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