2014 Fiscal Year Research-status Report
ナノーメゾーマクロ強度解析による高温疲労材の損傷機構の解明
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23560110
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
長島 伸夫 独立行政法人物質・材料研究機構, その他部局等, その他 (30354252)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
早川 正夫 独立行政法人物質・材料研究機構, その他部局等, その他 (50354254)
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| Project Period (FY) |
2011-04-28 – 2017-03-31
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| Keywords | 国際情報交換 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
当該年度は，髙クロムフェライト系耐熱鋼（１２Cr-2W）pipe材のクリープ疲労試験前後の試料について，粗大サブグレイン内，および微細サブグレイン内の４条件についてナノインデンテーション試験を実施した．ナノインデンテーション試験はそれぞれ18ないし15点の測定を行い，これらの想定結果から200nmの押し込み深さのF-hデータからビッカース硬さに換算し（ナノ硬さHV*），統計解析を行った．クリープ疲労試験前では，平均ナノ硬さHV*は，粗大サブグレイン内が213，微細サブグレイン内が211であり，ヒストグラムもほぼ同じ分布を示した．したがって，クリープ疲労試験前は，粗大サブグレインも微細サブグレインも粒内の力学特性は同じである．一方，クリープ疲労試験後では，平均ナノ硬さHV*は微細サブグレインが186，粗大サブグレインが155であり，粗大サブグレインで硬さの低下が著しい．ヒストグラムも微細サブグレインでクリープ疲労試験前の結果より分布範囲が若干低強度側にシフトするが，最小ナノ硬さは同程度である．しかし，粗大サブグレインでは，クリープ疲労試験前の結果に比べ，分布の範囲が極端に低強度側にシフトした．さらに，ナノ硬さが140以下の場合が4点存在し，4点全ての押し込みの初期に不連続となるpop-in現象が観察された．Pop-in現象は転位密度が低い場合に生じることから，クリープ疲労試験後の粗大サブグレインは転位の回復が著しいことが明らかとなった．
さらに本供試材は，時間消耗則によるクリープ疲労寿命を評価した結果，クリープ損傷が0.031，疲労損傷が0.309であり，クリープ損傷より疲労損傷が大きな役割を占める．したがって，本供試材のクリープ疲労破断材の強度低下が著しい要因として，ひずみ振幅1％の疲労による転位の回復・再配列の影響によるものと考えられる．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
耐熱鋼および耐熱合金のクリープ疲労試験の特性解析は電子顕微鏡などの組織解析が主に行われ，それらの微細組織の個々の力学特性についての定量的評価はほとんど為されて居なかった．当該年度の研究成果は，当グループで開発した微小領域の力学特性評価法が，クリープ疲労した耐熱鋼に対して有効であることが明らかとなった．
また，研究成果として，2014/5/16-2014/5/18に福岡大学でかいさいされた第63回学術講演会（日本材料学会主催），2014/6/30-2014/7/5にTronhiem, Norwayにおいて開催された20th European Conference on Fracture (European Structural Integrity Society 主催），2014/09/21-2014/09/26にHyannis, USAにおいて開催されたInternational Conference on Fatigue Damage of Structural Materials X(Elsevier主催）において研究発表を行った．
したがって，おおむね順調である．
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| Strategy for Future Research Activity |
ニッケル基合金アロイ617（Ni-22Cr-9Mo)の高温クリープ疲労試験を行い，クリープ疲労試験前後の組織解析を行い高温疲労に伴う組織変化の定量化を試みる．これらのクリープ疲労試験前および破断材についてナノインデンテーション試験を実施する．
これまで得られた試験データおよび解析結果を積極的に国内外の学会に発表する．
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| Causes of Carryover |
解析装置の消耗品などの購入が予定より少なかったことによる．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
解析装置の消耗品などの購入
日本機械学会年会費，日本材料学会年会費，日本高圧力技術協会年会費，鉄鋼協会年会費，日本ばね学会年会費，学会発表などの旅費
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| Remarks |
http://samurai.nims.go.jp/NAGASHIMA_Nobuo-j.html
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