高輝度X線を用いて世界で初めて明らかにしました。製品に使われています。最近、ダイカスト法の工法開発が進み、自動車の足回り品のような信頼性が要求される部品を製造することができる工法が開発され、実用化されています。疲労試験において亀裂生成の時期、場所にバラツキが生じており、航空部品のようにさらに信頼性を要求される部品への適用にまでは至っていません。気孔と金属疲労に大きな関係があることが指摘されていましたが、これまでそれを解析する計測ないし観察手法がなく、それを調べることができない状態でした。SPring-8の高輝度X線によって、その解析が可能となりました。研究グループは、SPring-8の高輝度X線CTスキャンによって、気孔が高密度に集まった状態と金属材料の疲労特性の関係を統計的に解析し、その配列パターンと疲労き裂の発生に関係があることを明らかにしました。これにより、ダイカスト法のさらなる信頼性の向上と高性能化により、従来適用が困難であった自動車部品や航空機部品への適用の可能性が出てきました。Materialia」のオンライン版に掲載されます。分野で広く普及している生産方法である。その高い生産性は、高速で金属の溶湯を金型に充填するプロセスによってもたらされる。この高速での充填は、製品へのガスや介在物の混入をももたらすため、高い信頼性を必要とする製品への適用は困難であった。Injection)鋳造法などの特殊ダイカスト法が実用化されている。これによって作られる高品位ダイカスト製品は、高い強度などの特性と優れた信頼性を有する。(株)アーレスティは、ダイカスト材の信頼性をさらに向上させるため、2007年度より共同研究を開始した。その疲労破壊プロセスの鮮明な4D観察(3Dの連続観察)に成功した。これにより、これまで見つかっていなかったダイカスト材表面直下に高密度に分布するポア※3(直径数ミクロンの微細なポアの集合体:1ミクロンは1mmの1/1000)が発見された。この高密度ポアの有無が疲労破壊する場合の製品の寿命に大きな影響を及ぼすことを突き止めた。Vol.81、No.10、2009、475-481)。受賞するなど高く評価されている。先に見つかったダイカスト材の表面直下の高密度ポアは、アルミニウムの液体と固体の水素含有量に大きなギャップがあるという物理的な原因に基づいて発生し、いかなる製造手法を用いても完全には取り除くことはできないと考えられる。(株)アーレスティは、SPring-8での高輝度放射光X線CTスキャンを用いた共同研究をさらに進め、ポアが高密度に集まった状態と金属材料の疲労特性の関係を統計的に解析した。その結果、ポアの配列パターンと疲労き裂の発生に関係があることが明らかになった。複数のポアが局部的に近接しており、かつそれが表面に近い場合に疲労き裂が発生する傾向が認められた。前述のように、高密度ポアの発生を完全に抑止することは物理的に困難と思われるが、ポアの配列パターンを評価し制御できれば、自動車の足回り部品であるサスペンションアームなど多くの鋳造製品について、さらなる製造プロセスの変更や高価な材質への変更なしに製品の疲労特性や信頼性の向上が達成できる可能性が示唆された。Materialia」のオンライン版に、2011年6月2日に掲載される。図1:疲労強度の違いと表面直下のポアの密度の相関。SPring-8のシンクロトロン放射光X線CTスキャンによる。図2:疲労き裂発生の様子の4D観察。SPring-8でのシンクロトロン放射光X線CTスキャンを用いた。P1~P4は疲労破壊のもととなるき裂を発生させた近接ポア。表面に近く、近接する度合いの強いものほど疲労き裂を発生させ易い。図4:ポアの配列パターンと疲労き裂発生の相関の統計解析結果。大型放射光施設SPring-8兵庫県の播磨科学公園都市にある世界最高の放射光を生み出す理化学研究所の施設で、その運転管理は高輝度光科学研究センターが行っている。ring-8GeVに由来。放射光とは、電子を光とほぼ等しい速度まで加速し、電磁石によって進行方向を曲げた時に発生する、細く強力な電磁波のこと。SPring-8では、この放射光を用いて、ナノテクノロジー、バイオテクノロジーや産業利用まで幅広い研究が行われている。金型鋳造法のひとつで、金型に溶融した金属を圧入することにより、高い寸法精度の鋳物を短時間に大量に生産する鋳造方式。自動車のエンジンやトランスミッションといったパワートレイン関連の部品の製造に多用されている。ポア気孔であり、ひとまとまりの物体に含まれる微小な空洞である。