JP2007057240A - 破壊原因推定装置及び破壊原因推定方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 被破壊材料の破面から所定の深さの領域における結晶方位分布を検出し、当該結晶方位分布に基づき前記被破壊材料の破壊原因を推定する。
【選択図】 図1
Description
段において、前記画像処理手段は、前記破面から所定の深さの領域において結晶方位分布を当該破面と平行且つ線状に所定の長さ分生成し、前記破壊原因推定手段は、前記結晶方位分布における方位差と所定の閾値との大小を比較することにより前記被破壊材料の破壊原因を、疲労破壊若しくは強制破壊に分類する、という手段を採用する。
手段において、破壊原因が疲労破壊に分類された場合において、前記画像処理手段は、所定の結晶面方向から観た結晶方位分布を生成し、前記破壊原因推定手段は、前記結晶方位分布において所定の方位差を持つ帯状分布が検出された場合、低サイクル疲労(LCF:Low Cycle Fatigue)破壊と推定し、また、前記帯状分布が検出されない場合は高サイクル疲労(HCF:High Cycle Fatigue)破壊と推定する、という手段を採用する。
段において、破壊原因が強制破壊に分類された場合において、前記画像処理手段は、所定の結晶面方向から観た結晶方位分布を生成し、前記破壊原因推定手段は、前記結晶方位分布において所定の方位差を持つ帯状分布が他の結晶面方向に沿って検出された場合、高速変形破壊と推定し、また、前記帯状分布が検出されない場合は低速変形破壊と推定する、という手段を採用する。
れかの解決手段において、前記被破壊材料は、Ni基合金若しくはNi基単結晶合金であることを特徴とする。
から所定の深さの領域における結晶方位分布を検出し、当該結晶方位分布に基づき前記被破壊材料の破壊原因を推定する、という手段を採用する。
段において、前記破面から所定の深さの領域において結晶方位分布を当該破面と平行且つ
線状に所定の長さ分検出し、検出された結晶方位分布における方位差と所定の閾値との大
小を比較することにより前記被破壊材料の破壊原因を、疲労破壊若しくは強制破壊に分類
する、という手段を採用する。
段において、破壊原因が疲労破壊に分類された場合において、所定の結晶面方向から観た結晶方位分布を検出し、当該結晶方位分布において所定の方位差を持つ帯状分布が検出された場合、低サイクル疲労(LCF:Low Cycle Fatigue)破壊と推定し、また、前記帯状分布が検出されない場合は高サイクル疲労(HCF:High Cycle Fatigue)破壊と推定する、という手段を採用する。
段において、破壊原因が強制破壊に分類された場合において、所定の結晶面方向から観た結晶方位分布を検出し、当該結晶方位分布において所定の方位差を持つ帯状分布が他の結晶面方向に沿って検出された場合、高速変形破壊と推定し、また、前記帯状分布が検出されない場合は低速変形破壊と推定する、という手段を採用する。
電子線照射部3は、電子銃3a、電子レンズ3b、対物レンズ3c及び走査コイル3dから構成されている。電子銃3aは、SEM制御ユニット2の制御の下、所定の加速電圧によって電子線を電子レンズ3bに出射する。電子レンズ3bは、電子銃3aから入射された電子線を収束させて対物レンズ3cに出射する。対物レンズ3cは、電子レンズ3bから入射された電子線が被破壊材料X上で焦点を結ぶように当該電子線を被破壊材料X上の照射ポイントに照射する。上記電子レンズ3bと対物レンズ3cとの間には走査コイル3dが設けられており、当該走査コイル3dは、SEM制御ユニット2の制御の下、対物レンズ3cに対する電子線の入射方向を変化させる。これにより電子線は、走査状に被破壊材料Xに照射されることになる。
この菊池パターン画像を示す画像信号をカメラ制御ユニット8に出力する。カメラ制御ユニット8は、PC1における制御部1aの制御の下、上記カメラ7の撮影タイミング、露光時間、焦点合わせ等の制御を行うと共に、カメラ7から入力される画像信号を画像処理部1bに出力する。
被破壊材料Xとしては、Ni基合金またはNi基単結晶合金で製造された金属材料を雰囲気温度約800°C下でHCF試験を行い、当該HCF試験によって破損し、ヘキ開状の破面が発生したものを用いた。そして、上記ステップS1〜S6と同様な処理を行い、
CDM(Crystal Direction Map)モードを用いて図5(a)に示すような、測定領域13の結晶方位差マップを作成する。このCDMモードは、所定の結晶面方向、つまりヘキ開面11(110面)方向から観た各照射ポイントにおける結晶方位のずれ角(結晶方位差)をマッピングするモードであり、EBSP法用のソフトウエアに付属する既存の機能である。この図5(a)では、色が黒に近い程大きな結晶方位差が発生していることを示す。
被破壊材料Xとしては、Ni基合金またはNi基単結晶合金で製造された金属材料を雰囲気温度約800°C下でLCF試験を行い、当該LCF試験によって破損し、ヘキ開状の破面が発生したものを用いた。図6(a)にCDMモードで作成した結晶方位差マップを示す。この図からわかるように、低サイクル疲労破壊の場合、大きな特徴として1°程度の結晶方位差を持つ帯状の分布(バンド)が確認できる。また、図6(b)に示すMPモードで作成した結晶方位差プロファイルからわかるように、低サイクル疲労破壊の場合も上記高サイクル疲労破壊と同様にライン状領域20において結晶方位差は2°以下に収まることがわかる。
被破壊材料Xとしては、Ni基合金またはNi基単結晶合金で製造された金属材料を雰囲気温度約800°C下で低速(5mm/min)引張試験を行い、当該低速引張試験によって破損し、ヘキ開状の破面が発生したものを用いた。図7(a)にCDMモードで作成した結晶方位差マップを示す。この図からわかるように、低速変形破壊の場合、全体的に大きな結晶方位差または小さな結晶方位差を持つブロードな分布領域は確認されるが、所定の結晶方位差を持つバンドは確認できない。また、図7(b)に示すMPモードで作成した結晶方位差プロファイルからわかるように、低速変形破壊の場合、ライン状領域20において結晶方位差は2°を大きく越え、4°程度にまでなることがわかる。
被破壊材料Xとしては、Ni基合金またはNi基単結晶合金で製造された金属材料を雰囲気温度約800°C下で高速(500mm/min)引張試験を行い、当該高速引張試験によって破損し、ヘキ開状の破面が発生したものを用いた。図8(a)にCDMモードで作成した結晶方位差マップを示す。この図からわかるように、高速変形破壊の場合、大きな特徴として数度程度の結晶方位差を持つバンドが111面方向に沿って発生しているのを確認できる。また、図8(b)に示すMPモードで作成した結晶方位差プロファイルからわかるように、高速変形破壊の場合、上記低速変形破壊と同様に、ライン状領域20において結晶方位差は2°を大きく越え、5°程度にまでなることがわかる。
(1)ライン状領域20における結晶方位差が2°以下の場合は疲労破壊、2°より大きい場合は強制破壊と分類する。
(2)上記(1)で疲労破壊と分類された場合、数度程度の結晶方位差を持つバンドが確認されれば低サイクル疲労破壊、当該バンドが確認されなければ高サイクル疲労破壊と推定する。また、上記(1)で強制破壊と分類された場合、数度程度の結晶方位差を持つバンドが111面方向に沿って確認されれば高速変形破壊、当該バンドが確認されなければ低速変形破壊と推定する。
Claims (9)
- チャンバ内に設置された被破壊材料に対して電子線を走査上に照射する電子線照射手段と、
前記被破壊材料に照射された電子線が後方散乱することで形成された菊池パターンを撮影する撮影手段と、
当該撮影手段によって撮影された菊池パターンを画像処理することにより前記被破壊材料の破面から所定の深さの領域における結晶方位分布を生成する画像処理手段と、
前記画像処理手段によって生成された結晶方位分布に基づいて前記被破壊材料の破壊原
因を推定する破壊原因推定手段と
を具備することを特徴とする破壊原因推定装置。 - 前記画像処理手段は、前記破面から所定の深さの領域において結晶方位分布を当該破面
と平行且つ線状に所定の長さ分生成し、
前記破壊原因推定手段は、前記結晶方位分布における方位差と所定の閾値との大小を比
較することにより前記被破壊材料の破壊原因を、疲労破壊若しくは強制破壊に分類するこ
とを特徴とする請求項1記載の破壊原因推定装置。 - 破壊原因が疲労破壊に分類された場合において、
前記画像処理手段は、所定の結晶面方向から観た結晶方位分布を生成し、
前記破壊原因推定手段は、前記結晶方位分布において所定の方位差を持つ帯状分布が検
出された場合、低サイクル疲労(LCF:Low Cycle Fatigue)破壊と推定し、また、前記帯状分布が検出されない場合は高サイクル疲労(HCF:High Cycle Fatigue)破壊と推定することを特徴とする請求項2記載の破壊原因推定装置。 - 破壊原因が強制破壊に分類された場合において、
前記画像処理手段は、所定の結晶面方向から観た結晶方位分布を生成し、
前記破壊原因推定手段は、前記結晶方位分布において所定の方位差を持つ帯状分布が他の結晶面方向に沿って検出された場合、高速変形破壊と推定し、また、前記帯状分布が検出されない場合は低速変形破壊と推定することを特徴とする請求項2記載の破壊原因推定装置。 - 前記被破壊材料は、Ni基合金若しくはNi基単結晶合金であることを特徴とする請求項1〜4いずれか記載の破壊原因推定装置。
- 被破壊材料の破面から所定の深さの領域における結晶方位分布を検出し、当該結晶方位
分布に基づき前記被破壊材料の破壊原因を推定することを特徴とする破壊原因推定方法。 - 前記破面から所定の深さの領域において結晶方位分布を当該破面と平行且つ線状に所定
の長さ分検出し、検出された結晶方位分布における方位差と所定の閾値との大小を比較することにより前記被破壊材料の破壊原因を、疲労破壊若しくは強制破壊に分類することを
特徴とする請求項6記載の破壊原因推定方法。 - 破壊原因が疲労破壊に分類された場合において、所定の結晶面方向から観た結晶方位分
布を検出し、当該結晶方位分布において所定の方位差を持つ帯状分布が検出された場合、低サイクル疲労(LCF:Low Cycle Fatigue)破壊と推定し、また、前記帯状分布が検出されない場合は高サイクル疲労(HCF:High Cycle Fatigue)破壊と推定することを特徴とする請求項7記載の破壊原因推定方法。 - 破壊原因が強制破壊に分類された場合において、所定の結晶面方向から観た結晶方位分
布を検出し、当該結晶方位分布において所定の方位差を持つ帯状分布が他の結晶面方向に沿って検出された場合、高速変形破壊と推定し、また、前記帯状分布が検出されない場合は低速変形破壊と推定することを特徴とする請求項7記載の破壊原因推定方法。
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