2012 Fiscal Year Annual Research Report
金属材料の極低ひずみ速度クリープ挙動とその微視的機構の解明
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24360292
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
中島 英治 九州大学, 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)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | クリープ / 高温変形 / 耐熱構造材料 / 極低ひずみ速度 / 微細組織 |
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| Research Abstract |
本研究は、構造用金属材料の実用環境を想定した『極低ひずみ速度域でのクリープ』を高精度に観測・解析する手法の確立、および極低ひずみ速度クリープにおける微視的な変形機構の解明を目的としている。本目的を達成するために、コイルばねクリープ試験法の高精度化、極低ひずみ速度クリープに伴う微細組織変化のナノスケール観察および理論計算を融合し、耐熱金属材料を中心とした各種金属材料の極低ひずみ速度クリープ現象の本質的理解を目指している。
平成24年度は、火力発電プラント用高温構造部材で問題視されている長時間使用時のクリープ破断強度低下について検討するために、長時間時効を施したフェライト系耐熱鋼の極低ひずみ速度クリープ変形挙動と時効による組織変化について定量評価を行った。その結果、本研究で用いたフェライト系耐熱鋼の最小構造単位であるマルテンサイトラス幅は700℃での時効時間とともに増大し、5000時間時効で飽和した。このラス組織によるしきい応力以上の負荷応力ではラス幅が増大するとクリープ強度が低下するという相関がみられたが、しきい応力以下の極低ひずみ速度クリープ変形領域ではその相関は見られないことが明らかになった。
また、純ニッケルの極低ひずみ速度クリープ変形機構を明らかにするために結晶粒径が異なる試料の作製条件を検討し、一部の試料でコイルばねクリープ試験を行った。その結果、微細結晶粒材において20MPaのせん断負荷応力を境に変形機構が転位クリープから拡散クリープへ変化することを見出し、粗大結晶粒材では、微細結晶粒材よりもクリープ強度が高くなることを確認した。
さらに本年度は、極低ひずみ速度クリープ変形にともなう微細組織変化、特に析出物や固溶元素の挙動を明らかにするために高感度EDS検出器を導入し、元素分析を開始した。
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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
火力発電プラント用フェライト系耐熱鋼に関しては、高温時効組織とクリープ強度の関係を見出し、種々の学会発表を行うことができ、純ニッケルの極低ひずみ速度クリープ変形挙動については、同一結晶粒径の変形挙動を系統的に確認し、次年度への研究基礎データを取得できたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
純ニッケルの極低ひずみ速度クリープ変形挙動に関しては粒径依存性を中心に研究を進め、耐熱構造材料に関しては、フェライト系耐熱鋼よりも高温での使用が可能なオーステナイト系耐熱鋼やNi基耐熱合金についても高温クリープ変形挙動の解明を進める。また、理論計算に関しても海外研究連携者との共同研究を進める。
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