[發明專利]用于抑制疲勞裂紋擴展的糊劑

有效

• 申請號: 201280055902.4
• 申請日: 2012-11-20
• 公開（公告）號: CN103945977A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 河本恭平;山田岳史
• 申請（專利權）人: 株式會社神戶制鋼所
• 主分類號: B23P6/00
• 分類號: B23P6/00;B23P6/04
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 雒運樸

技術領域

本發明涉及一種用于抑制疲勞裂紋擴展的糊劑，其用于抑制金屬構件上產生的疲勞裂紋的擴展。

背景技術

疲勞裂紋是在反復的應力作用下形成的裂紋，通過對在金屬構件上產生的疲勞裂紋進一步反復地施加應力，會引起疲勞裂紋擴展，進而導致該金屬構件發生斷裂。因此，抑制疲勞裂紋擴展的技術尤為重要。關于疲勞裂紋，由于在疲勞裂紋面內會產生微動磨損氧化物(裂紋面的氧化層發生擦蹭而產生的氧化物)等異物，因此會基于楔效應而使疲勞裂紋擴展速度下降，這是眾所周知的。

基于楔效應而引起疲勞裂紋擴展速度降低的機理在于：如圖8所示，由于異物進入到裂紋面內，因此引起裂紋頂端開口位移量減少(對裂紋擴展有效的應力范圍縮小)。需要說明的是，圖8中示出的是異物完全未發生破壞的情況。每1個應力變化周期內的疲勞裂紋擴展速度與疲勞裂紋頂端的開口位移量密切相關。

技術文獻“H.Kitagawa，et.al.：A?new?method?of?arresting?fatigue?crack?growth?by?artificial?wedge，Proceedings?of?International?Conference?on?Fracture?Mechanics?in?Engineering?Applications，pp.281-293，1979.”(非專利文獻1)中公開了一種向裂紋中澆注粘接劑而延緩疲勞裂紋的擴展的技術。該技術是積極地表現出由粘接劑帶來的上述楔效應的技術。例如其中公開了通過向鋁合金構件產生的疲勞裂紋內注入粘接劑，疲勞裂紋的開閉口得到抑制，可降低疲勞裂紋擴展速度。然后，該技術存在的問題點在于：粘接劑一旦固化則會喪失流動性，因此盡管在剛剛注入粘接劑時刻獲得疲勞裂紋擴展抑制效果，但在注入粘接劑之后若疲勞裂紋擴展，則疲勞裂紋擴展抑制效果將大幅減小，無法持續獲得疲勞裂紋擴展抑制效果。

因此，為了克服上述非專利文獻1中公開的技術的上述問題，已提出了一種由高硬度的微細粒子和油等液體混合而成的用于抑制疲勞裂紋擴展的糊劑(例如專利文獻1、2)。該糊劑涂布于金屬構件的疲勞裂紋的產生部位，在毛細管現象和泵效應的作用下入侵至疲勞裂紋頂端。于是，糊劑中所含的粒子在疲勞裂紋頂端表現出上述的楔效應。該糊劑與粘接劑不同，其不會發生固化，具有流動性，并可入侵至裂紋內，因此能夠持續地發揮出裂紋擴展抑制效果。

例如，日本專利第3808846號公報(專利文獻1)中公開了一種用于抑制疲勞裂紋擴展的糊劑，其是涂布于金屬構件的疲勞裂紋的產生部位的糊劑，其中，該糊劑由粒徑為2μm～40μm的氧化鋁粒子和粘度為5～15Pa·s的油混合而成。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利第3808846號公報

專利文獻2：日本特開2011-62809號公報

非專利文獻

非專利文獻1：H.Kitagawa，et.al.：A?new?method?of?arresting?fatigue?crack?growth?by?artificial?wedge，Proceedings?of?International?Conference?on?Fra?cture?Mechanics?in?Engineering?Applications，pp.281-293，1979.

發明內容

發明要解決的問題

就上述專利文獻1中記載的糊劑而言，如后所述，存在著下述問題：由于其未考慮到氧化鋁粒子的粒度分布，因此根據應力強度因子范圍(應力強度因子范圍：表示作用于疲勞裂紋頂端的疲勞負荷的大小的指標，如果該應力強度因子范圍大，則裂紋頂端的開口位移量變大，因此疲勞裂紋的擴展速度變快)大小的不同，與未使用糊劑的情況相比，有時疲勞裂紋擴展抑制效果變小且不充分。

即，對于構成糊劑的粒子的粒徑可分析如下：在應力強度因子范圍小的情況下(產生疲勞裂紋的初期的狀態)，由于裂紋頂端開口量小，因此與其開口量相符的小徑粒子容易對由該粒子入侵至裂紋內而帶來的裂紋閉口加以促進(參見圖1的(a))。另外，在對裂紋長度長的疲勞裂紋作用大的應力、且應力強度因子范圍大的情況下(產生的疲勞裂紋發生擴展而擴大了的狀態)，由于裂紋頂端開口量大，因此與開口量相符的大徑粒子成為適于對由該粒子入侵至裂紋內而帶來的裂紋閉口加以促進的粒子(參見圖1的(b))。