超電導マグネット用極低温構造材料の破壊強度特性とその評価

1986 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 61050038
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 岸田 敬三 阪大, 工学部, 教授 (00029068)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 島本 進 日本原子力研究所, 核融合研究部, 室長 ; 前川 一郎 東北大学, 工学部, 教授 (70018464) ; 庄子 哲雄 東北大学, 工学部, 助教授 (80091700) ; 中野 元博 大阪大学, 工学部, 助手 (40164256) ; 片岡 俊彦 大阪大学, 工学部, 助教授 (50029328)
• Keywords: 超電導マグネット / 極低温 / 構造材料 / 引張試験法 / 塑性変形 / 破壊じん性試験法 / 負荷速度

Research Abstract

本研究の目的は、核融合用超電導マグネットの技術的課題の一つである極低温構造材料の強度特性について、先見的立場から基礎研究を行うことである。このため、極低温における材料の塑性変形挙動、破懐じん性など材料の機械的特性を評価する誌験法の総括的な検討を実施し、さらに材料強度を決定する変形・破懐機構に関して微視理論的な基礎研究を行う。
1 極低温引張試験法の標準化ー極低温における引張試験法について日米協力のもと東北大-原研グループがラウンドロビン試験を含めて共同研究を実施した。その結果、標準化案として、直径6.25または7.0mmの丸棒試験片を用い、【10^(-3)】/sec以下の速度で引張試験を行う方法を採用した。この案は、近くASTMのコード化委員会で検討が始められる段階にある。
2 極低温破壊じん性試験法の標準化ー引張試験法と同様に、日米協力のもと極低温における破壊じん性試験法についてラウンドロビン試験も含めて共同研究を実施した。標準化にあたっては、極低温特有の現象に起因するいくつかの主要項目について基礎研究の必要が指適され、それらの項目に対する重点研究を行った。検討の結果、これまでの【K_(IC)】,【J-(IC)】試験法とは、鋸歯状荷重-変位曲線,寸法効果及び側溝効果,負荷速度,予き裂導入条件及び予き裂寸法の項目に対して異なる手法の必要性が提起された。
3 材料の変形・破壊強度に及ぼす温度と負荷速度の影響ー材料の動的破壊じん性を簡便に測定する試験法の開発を阪大グループが行っている。S25Cの降伏応力と破壊じん性の温度・負荷速度依存性を調べ、微視的観察で双晶の発生を確認し、塑性変形と破壊の関係について検討した。アルミ合金とチタン合金についても、破壊じん性に及ぼす負荷速度の影響を測定し、アルミ合金には速度依存性がほとんど無く、チタン合金は高負荷速度で破壊じん性が増大することが分かった。

Research Products

• [Publications] R.L.Tobler;T.Shoji;H.Takahashi;K.Ohnishi: Progress in Acoustic Emission 【III】,ed.K.Yamaguhi,The Japanese Society of NDI.453-461 (1986)
• [Publications] H.Takahashi;T.Shoji;R.L.Tobler: US/Japan Workshop on Cryogenic Structural Materials and Standards,Oct.9-10,1986,Reno.
• [Publications] I.Mackawa;J.II.Lee;S.Nishida;Y.Tanabe: Proceedings of APCS-86,Seoul,Korea.513-518 (1986)
• [Publications] Y.Shindo;T.Shoji;M.Saka: IUTAM Symposium,Oct.,1986 Tokyo.(1986)