2016 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of damage mechanism of high temperature fatigue material by nano meso macro strength analysis
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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 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 構造材料研究拠点 疲労研究グループ, 主幹研究員 (30354252)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
早川 正夫 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 構造材料研究拠点 疲労研究グループ, グループリーダー (50354254)
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| Project Period (FY) |
2011-04-28 – 2017-03-31
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| Keywords | tempered martensite / coase subgrain / grain boundary / creep-fatigue / nanoindentation / pop-in |
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| Outline of Annual Research Achievements |
12Cr-2W鋼のPlate材，Pipe材，Tubu材のクリープ強度はほぼ同じである．しかし，クリープ疲労試験では，Plate材がPipe材の約2倍の長寿命であった．そこで本研究では，ナノインデンテーション試験により，力学的特性を評価し原因を明らかにした．ナノインデンテーション試験は，Plate材とPipe材の2鋼種のクリープ疲労試験前とクリープ疲労破断材を切り出し，機械研磨後電解研磨を施し，組織観察，ナノインデンテーション試験を実施した．
組織観察の結果，両鋼のクリープ疲労破断材はサブグレインの粗大化が見られるが，ブロック幅を超えなかった．また，クリープ疲労試験前に炭化物はほとんど確認されなかったが，破断材は粒界に多数の炭化物が確認された．また，旧γ粒界近傍は試験前と破断材であまり変わらない．異なる点は，pipe材で旧γ粒界近傍で粗大なブロックが観察された．
ナノインデンテーション試験の結果，試験前の試料では，Plate材の旧γ粒界近傍（4μm以内）と旧γ粒界から離れた（4μm以上）の位置で約20点測定したが，平均硬さは216と218で変わらなかった．Pipe材も平均硬さは216と218で変わらなかった．クリープ疲労破断材では，Plate材の平均硬さは旧γ粒界近傍で195，離れた位置で190とあまり変わらなかった．一方，Pipe材は，旧γ粒界から離れた位置では，平均硬さは186でPlate材とほぼ同じでであるが，旧γ粒界近傍では，平均硬さは155と著しく低下した．また，140以下の硬さが4点あり，これらは全て押し込み過程で不連続になるPop-inが観察された．pop-inは，転位密度が極めて低い場合に発生する．このPop-inが観察された位置は旧γ粒界近傍の粗大ブロック内である．従って，旧γ粒界近傍の粗大ブロックの形成は，転位の回復が著しいことが明らかとなった．
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