局所変位を測定可能なクリープ試験法を応用した加速クリープ現象の学理構築

2023 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 22H01759
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 中島 英治 九州大学, 総合理工学研究院, 教授 (80180280)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 光原 昌寿 九州大学, 総合理工学研究院, 准教授 (10514218)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: クリープ変形 / 加速クリープ / デジタル画像相関法 / Al基合金 / Fe基合金 / 電子顕微鏡 / 結晶方位解析

Outline of Annual Research Achievements

高温かつ外力作用下で生じるクリープは時間に依存した塑性変形である。高温環境で材料を安全・安心に利用するためには、その変形の全容を理解し制御する必要がある。本研究では、クリープによる全変形の大部分を占める加速クリープ領域に着目する。加速クリープでは、試験片の外形変化、損傷の発生、材料組織の変化による影響が重畳しつつ、時間とともに変形が加速する。本研究では、加速要因を分類・重み付けすることで加速クリープの本質を理解し、その学理構築を目指す。
本研究では、「局所変形を測定可能なクリープ試験法の確立」と「クリープ変形における加速要因の分類と重み付け」の研究項目に取り組む。
局所変形を測定可能なクリープ試験法の確立の研究項目として、2022年度に確立したデジタル画像相関クリープ試験を用いて、純度と結晶粒径を適切に調整したAl-Mg合金、Al-Cu合金およびFe基合金のクリープ試験を順次実施した。その結果、細粒Al-Mg合金では、試験片形状の変化のみによる加速クリープが生じていることがわかった。粗粒Al-Mg合金では、試験片形状の変化に加えて、クリープ損傷の発生が加速に影響していることが明らかになった。Al-Cuでは、Al-Mg合金の現象に加えて、強化因子である析出物の粗大化の効果も加速に寄与することを実験的に証明した。Fe基合金では、熱処理条件によって様々な結晶粒径を持つ試料でのクリープ試験を実施して、ほとんどの試料において、その高温強度が結晶粒径に依存することを突き止めた。一方で、Fe-C系の合金のみで、結晶粒径と高温強度の関係が一様に整理することができずクリープ損傷の発生が変形の加速に大きく影響していることが示唆された。

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。