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Ni基超合金の弾性歪測定によるタービン翼寿命予測

研究課題

研究課題/領域番号 15360369
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 構造・機能材料
研究機関京都大学 (2005-2006)
香川大学 (2003-2004)

研究代表者

田中 克志  京都大学, 工学研究科, 助教授 (30236575)

研究分担者 上路 林太郎  香川大学, 工学部, 助手 (80380145)
岸田 恭輔  京都大学, 工学研究科, 助手 (20354178)
角田 直人  香川大学, 工学部, 教授 (20029200)
研究期間 (年度) 2003 – 2006
研究課題ステータス 完了 (2006年度)
配分額 *注記
13,500千円 (直接経費: 13,500千円)
2006年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2005年度: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2004年度: 2,400千円 (直接経費: 2,400千円)
2003年度: 8,100千円 (直接経費: 8,100千円)
キーワード超合金 / クリープ変形 / ラフト構造 / 相安定性 / 弾性定数 / 歪エネルギー / 弾性緩和 / 非破壊検査 / ラフト組織 / 異方的弾性歪
研究概要

クリープ変形を考慮に入れた弾性歪エネルギーの計算をするにあたりこれまでに報告されている実験事実を踏まえ,「クリープ転位が移動するのはγ相内のみでありγ'相内に転位は進入しない」,「[001]引張応力に対して,全ての<101>/{111}すべり系が等価に活動することでクリープ変形が進行する」の2つを仮定した.加えて計算の単純化のために「全てのクリープ変形は転位の移動によって生じた塑性歪である」「ラフト構造は理想的なγ,γ'相の平板の積み重なりである」の2つの仮定を導入した.このような固有歪を持つγ相をγ'相と(クリープ転位を界面に残した状態で)貼り合わせることで格子定数ミスフィットとクリープ歪の両者が存在するときのγ,γ'両相中の平均的な内部応力状態を再現することができる.内部応力状態の計算には完全なラメラ構造を考えた.この構造には周期境界条件を適用し,かつ表面に垂直な応力成分は0に固定した.適当なクリープ変形歪の値に対して,結晶軸方向は固定した状態でラメラ面の面法線方向を変化させ弾性歪エネルギーを計算した.
クリープ変形歪が0%の場合,ラメラ法線方向が<100>方向で弾性歪エネルギーが最低になり,外部応力が無い場合はいわゆるcuboidal組織が安定であることが確認された.γ相のクリープ変形歪が0.2,0.4%と大きくなっていくと,ラメラ法線方向が[001]方向の弾性歪エネルギーが急速に低下していくのに対して,[100]方向の弾性歪エネルギーは大きくなる.これは(001)ラフトが弾性的に安定化されていることを示しており,弾塑性論に基くラフト化の機構に関する従来からの報告と一致するものである.しかしながらγ相のクリープ変形歪が0.4%より大きい値(0.6,0.8%)となると,ラメラ法線方向が[001]方向では弾性エネルギーが極大値をとるようになり,[111]方向に大きく傾いた方向で最小値をとるようになる.つまり(001)ラフト構造は弾性的に不安定なものとなることが明らかとなった.

報告書

(5件)
  • 2006 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2005 実績報告書
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2007 2006 2005

すべて 雑誌論文 (20件)

  • [雑誌論文] The broadening of Crystallographic Orientation Distribution in Crept Ni-Base Superalloys2007

    • 著者名/発表者名
      T.Inoue, K.Tanaka, H.Adachi, K.Kishida, H.Inui
    • 雑誌名

      Mat. Res. Soc. Symp. Proc. 980

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Evaluation of the Stability of Raft Structure in Nickel Base Superalloys Throughout their Lifetime2007

    • 著者名/発表者名
      K.Tanaka, T.Inoue, T.Ichitsubo, K.Kishida, H.Inui
    • 雑誌名

      Mat. Res. Soc. Symp. Proc. 980

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 弾塑性論から見たラフト組織の安定性と寿命予測への応用2007

    • 著者名/発表者名
      田中克志, 井上暢, 岸田恭輔, 乾晴行
    • 雑誌名

      耐熱鋼および耐熱合金の組織安定性と寿命推定フォーラムシンポジウム講演集

      ページ: 23-28

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] The broadening of Crystallographic Orientation Distribution in Crept Ni-Base Superalloys2007

    • 著者名/発表者名
      T.Inoue, K.Tanaka, H.Adachi, K.Kishida, H.Inui
    • 雑誌名

      Mat. Res. Soc. Symp. Proc. Vol.980

      ページ: 1105-1128

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Evaluation of the Stability of Raft Structure in Nickel Base Superalloys Throughout their Lifetime2007

    • 著者名/発表者名
      K.Tanaka, T.Inoue, T.Ichitsubo, K.Kishida, H.Inui
    • 雑誌名

      Mat. Res. Soc. Symp. Proc. Vol.980

      ページ: 1108-1108

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Stability of the raft structure from a view point of elastic/plastic theory and its application to estimate the lifetime of turbine blades2007

    • 著者名/発表者名
      K.Tanaka, T.Inoue, K.Kishida, H.Inui
    • 雑誌名

      Proc. of the symposium for the estimation of the lifetime of high temperature structural steel and alloys

      ページ: 23-28

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Ni基超合金のラフト構造崩壊に伴う内部弾性・塑性歪の変化2006

    • 著者名/発表者名
      田中克志, 井上暢, 岸田恭輔, 乾晴行
    • 雑誌名

      耐熱金属材料123委員会研究報告 47・3

      ページ: 355-360

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Change in the Stability of Raft Structure in Nickel Base Superalloys During Creep Deformation2006

    • 著者名/発表者名
      K.Tanaka, T.Ichitsubo, K.Kishida, H.Inui
    • 雑誌名

      Proc. of the Fifteenth International Symposium on Processing and Fabrication of Advanced Materials

      ページ: 163-179

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Variation of internal elastic and/or plastic strain with collapsing the raft structure in nickel base superalloys2006

    • 著者名/発表者名
      K.Tanaka, T.Inoue, K.Kishida, H.Inui
    • 雑誌名

      Annual report of 123th committee of JSPS Vol.47, No.3

      ページ: 355-360

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Change in the Stability of Raft Structure in Nickel Base Superalloys During Creep Deformation2006

    • 著者名/発表者名
      K.Tanaka, T.Ichitsubo, K.Kishida, H.Inui
    • 雑誌名

      Proc. of the Fifteenth International Symposium on Processing and Fabrication of Advanced Materials (PFAM XV), Materials Science and Technology (MS&T)

      ページ: 163-179

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Change in the Stability of Raft Structure in Nickel Base Superalloys During Creep Deformation2006

    • 著者名/発表者名
      K.Tanaka, T.Ichitsubo, K.Kishida, H.Inui
    • 雑誌名

      Proc. of the Fifteenth International Symposium on Processing and Fabrication of Advanced Materials (PFAM XV)

      ページ: 163-179

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Evolution of internal stress field in Ni-base superalloy through creep deformation2005

    • 著者名/発表者名
      K.Tanaka, 他5名
    • 雑誌名

      Mater. Sci. Forum 475-479

      ページ: 619-622

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Interpretation in elastic regime for rafting of Ni-base superalloy based on the external-stress-free dimensional change due to internal-stress equilibration2005

    • 著者名/発表者名
      T.Ichitsubo, K.Tanaka
    • 雑誌名

      Acta Mater 53・17

      ページ: 4497-4504

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Ni基超合金におけるラフト構造崩壊のメカニズム2005

    • 著者名/発表者名
      田中克志, 市坪哲, 岸田恭輔, 乾晴行
    • 雑誌名

      耐熱金属材料123委員会研究報告 46・2

      ページ: 147-152

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Evolution of internal stress field in Ni-base superalloy through creep deformation2005

    • 著者名/発表者名
      K.Tanaka, T.Kajikawa, T.Ichitsubo, M.Osawa, T.Yokokawa, H.Harada
    • 雑誌名

      Mater. Sci. Forum Vols.475-479

      ページ: 619-622

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Interpretation in elastic regime for rafting of Ni-base superalloy based on the external-stress-free dimensional change due to internal-stress equilibration2005

    • 著者名/発表者名
      T.Ichitsubo, K.Tanaka
    • 雑誌名

      Acta Mater. Vol.53, No.17

      ページ: 4497-4504

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Mechanism of collapsing the raft structure in nickel base superalloys2005

    • 著者名/発表者名
      K.Tanaka, T.Ichitsubo, K.Kishida, H.Inui
    • 雑誌名

      Annual report of 123th committee of JSPS Vol.46, No.2

      ページ: 147-152

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Evolution of internal stress field in Ni-base supcralloy through creep deformation2005

    • 著者名/発表者名
      K.Tanaka et al.
    • 雑誌名

      Mater.Sci.Forum 475-479

      ページ: 619-622

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Interpretation in elastic regime for rafting of Ni-base superalloy based on the external-stress-free dimensional change due to internal-stress equilibration2005

    • 著者名/発表者名
      T.Ichitsubo, K.Tanaka
    • 雑誌名

      Acta Mater. 53・17

      ページ: 4497-4504

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Evolution of internal stress field in Ni-base superalloy through creep deformation2005

    • 著者名/発表者名
      K.Tanaka et al.
    • 雑誌名

      Mater.Sci.Forum 475-479

      ページ: 619-619

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書

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公開日: 2003-04-01   更新日: 2016-04-21  

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