結晶方位解析を活用した微視損傷形成モデルの構築とその応用

• 研究課題/領域番号: 17K06064
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 機械材料・材料力学
• 研究機関: 日本大学
• 研究代表者: 杉浦 隆次 日本大学, 工学部, 准教授 (40431522)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2019年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2018年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2017年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
• キーワード: 損傷評価 / 寿命評価 / 微視損傷 / 結晶方位差 / 高Cr鋼 / 微視損傷モデル / 結晶粒回転 / TypeⅣ破壊 / 微視損傷形成モデル / 高温力学特性 / 余寿命推定 / 解析・評価 / 機械材料・材料力学

研究成果の概要

本研究ではW添加9-12%Cr鋼を対象に、き裂成長特性はき裂先端の損傷域と密接な関係があると考え、微小硬さ計測によるき裂成長経路近傍の損傷評価を実施した。さらに、硬度計測領域内において損傷にともなう微視組織構造変化をEBSD法により観察し、高温力学挙動との対応関係について考察した。その結果，W添加高Cr鋼のクリープ・疲労損傷においては、広範囲に損傷が形成するクリープ効果とき裂成長経路近傍に局所的高損傷度をもたらす疲労効果が複合的に作用し、広範囲に高度の損傷を形成することが示された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究が提案する方法は，ミクロ構造のデジタル解析技術を走査型電子顕微鏡（SEM）観察へ応用したものであり，透過型電子顕微鏡（TEM）に比べて簡便に観察を実施できることが特徴である。また，TEMを構造材料へ適用する場合，その狭い限られた範囲の評価から全体を推測する必要があるが，本研究が提案する方法は直接的な損傷評価を行うことが可能である。さらに，本申請課題の目標である「微視損傷発現機構シミュレータ」の構築は，単なる損傷の状態監視技術にとどまらず，損傷の定量的予測を行うものであり，これまでには無かった新たな価値を生み出すものと考えている。