2009 Fiscal Year Annual Research Report
耐熱構造材料の極低ひずみ速度試験法の開発と余寿命評価
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19360318
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
中島 英治 Kyushu University, 大学院・総合理工学研究院, 教授 (80180280)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
波多 聰 九州大学, 大学院・総合理工学研究院, 准教授 (60264107)
池田 賢一 九州大学, 大学院・総合理工学研究院, 助教 (20335996)
光原 昌寿 九州大学, 大学院・総合理工学研究院, 特任助教 (10514218)
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| Keywords | 耐熱構造材料 / 極低ひずみ速度 / 高温変形 / クリープ / 余寿命評価 / コイルばねクリープ試験 |
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| Research Abstract |
高温における金属材料の変形挙動は、格子欠陥の運動に拡散が関与するため、非常に複雑な物理現象である。特に耐熱構造材料にとって高温・長時間すなわち低ひずみ速度域での変形挙動は、材料の余寿命評価の点においても重要視されている。しかし、一般に低ひずみ速度域での変形は、拡散クリープによって起こると考えられているが、実験的に判別することが困難である。そこで本研究では、低ひずみ速度域でのクリープデータを得るための手法としてコイルばねクリープ試験法の確立を目指し、実用耐熱構造材料の低ひずみ速度域での変形挙動を明らかにすることを目的として研究を行った。
今年度は、発電用材料として用いられているフェライト系耐熱鋼の管材を用いたコイルばねクリープ試験を行った。また、種々のアルミニウム合金の線材を用いたコイルばねクリープ試験も併せて行った。その結果、フェライト系耐熱鋼では低応力域において変形機構の遷移が確認された。この結果は、実用条件における破断時間を高温・高応力でのクリープ加速試験により外挿することで求めることが、寿命の過大評価につながることを示しており、本試験法が有効な寿命評価手法になり得るといえる。一方、アルミニウム合金においては、単軸クリープ試験で得ることができなかった極低応力域でのクリープ変形を捉えることに成功した。これまで拡散クリープが生じるとされていた低応力・低ひずみ速度でのクリープ変形後の組織観察を行ったところ、転位が観察されたことから、低応力・低ひずみ速度条件の変形機構は、転位が関与する変形機構であることが示唆された。
以上、3年間の研究によって、コイルばねクリープ試験法の確立に成功し、種々の金属材料において低ひずみ速度域の変形挙動を捉える事が可能になった。
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