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超合金摩擦圧接異材継手の高温繰返し変形挙動の解明と疲労寿命評価モデルの構築

研究課題

研究課題/領域番号 21760069
研究種目

若手研究(B)

配分区分補助金
研究分野 機械材料・材料力学
研究機関長岡技術科学大学

研究代表者

阪口 基己  長岡技術科学大学, 工学部, 助教 (60452083)

研究期間 (年度) 2009 – 2010
研究課題ステータス 完了 (2010年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2010年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2009年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
キーワード超合金 / 摩擦圧接 / 異材継手 / 疲労 / 寿命予測
研究概要

本研究では、固相接合法の一つである摩擦圧接法にて鍛造材と鋳造材からなる超合金異材継手を製作し、その高温下での繰返し変形挙動ならびに寿命特性を実験的に明らかにした.具体的には、まず、Ni基超合金鍛造材(IN718)および鋳造材(MarM247)からなる異材継手に対し、低サイクル疲労,熱機械疲労,クリープ疲労環境下での繰返し変形・破損挙動について精査した。その結果、異材継手の低サイクル疲労寿命,熱疲労寿命は両母材とほぼ同等となるのに対し、クリープ疲労環境下では異材継手の寿命が大きく低下することが明らかとなった.つぎに、それらの実験結果を踏まえ、接合プロセスにより生じる熱影響部ならびに熱機械的影響部における力学的特性についての基礎データを取得するとともに、それぞれの界面での力学的不連続性を考慮した弾粘塑性変形解析を行い、クリープ疲労環境下での材料の変形挙動について検討した。その結果、クリープ疲労環境下で異材継手の寿命が短くなる要因は、(a)異材継手では、負荷の繰返しにともない応力範囲と応力比が変化すること、(b)弾性追従機構にともないクリープ変形抵抗低い鍛造材側に非弾性ひずみが集中すること、(c)強度的な不均一性により鍛造材側の接合界面近傍にて静水圧応力が増大すること、によることが明らかとなった。

報告書

(3件)
  • 2010 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2009 実績報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2010 2009 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (14件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] Evaluation of Fatigue Crack Propagation in The Post-Service Gas Turbine Vane2010

    • 著者名/発表者名
      Motoki SAKAGUCHI, Yosuke SASAKI, Masakazu OKAZAKI, Koichi NAMBA
    • 雑誌名

      Journal of Solid Mechanics and Materials Engineering Vol.4, No.2

      ページ: 131-142

    • NAID

      130000255489

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Fatigue Crack Propagation Behavior Relevant toe Micrstructural Inhomogeneity in A Friction Stir Weldment2010

    • 著者名/発表者名
      Tran Hung Tra, Masahiro SEINO, Motoki SAKAGUCHI, Masakazu OKAZAKI
    • 雑誌名

      Journal of Solid Mechanics and Materials Engineering Vol.4, No.6

      ページ: 840-848

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Fatigue Crack Propagation Behavior Relevant to Micrstructural Inhomogeneity in A Friction Stir Weldment2010

    • 著者名/発表者名
      M.Sakaguchi, ほか3名
    • 雑誌名

      Journal of Solid Mechanics and Materials Engineering

      巻: 4 ページ: 840-848

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 放電コーティングしたNi基超合金の高温疲労強度特性2010

    • 著者名/発表者名
      阪口基己, ほか2名
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集A編

      巻: 76 ページ: 364-366

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluation of Fatigue Carack Propagation in The Post-Service Gas Turbine Vane2010

    • 著者名/発表者名
      M.Sakaguchi, ほか3名
    • 雑誌名

      Journal of Solid Mechanics and Materials Engineering 4

      ページ: 131-142

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Early growth of small cracks in heat resistant alloys under creep-fatigue condition2010

    • 著者名/発表者名
      M.Okazaki, M.Sakaguthi, 他1名
    • 雑誌名

      Pressure Vessels and Piping, Materials and Properties 2

      ページ: 433-448

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 摩擦攪拌接合によるNi基超合金とAl合金の異材接合2010

    • 著者名/発表者名
      阪口基己
    • 学会等名
      日本機械学会M&M2010
    • 発表場所
      新潟県,長岡市
    • 年月日
      2010-10-11
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Change of Local Fatigue Crack Propagation Resistance of Gas Turbine Vane after Long Term Service2010

    • 著者名/発表者名
      M.Sakaguchi
    • 学会等名
      International Conference on Fatigue Damage of Structural Materials VIII
    • 発表場所
      米国,ハイアニス
    • 年月日
      2010-09-23
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Fatigue crack propagation in the post-service fas turbine superalloy by miniature CT spcimen2010

    • 著者名/発表者名
      M.Sakaguchi
    • 学会等名
      Superalloys
    • 発表場所
      兵庫県淡路島
    • 年月日
      2010-09-13
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Effects of Plastic Strain on Directional Coarsening in Ni-base Single Crystal Superalloy : Temerature Dependence and Difference from creep Strain2010

    • 著者名/発表者名
      M.Sakaguchi
    • 学会等名
      Superalloys Euro
    • 発表場所
      ドイツ,ミュンヘン
    • 年月日
      2010-05-27
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Effect of Plastic Pre-Straining on Microstructural Changes in Ni-base Single Crystal Superalloy Induced by Creep Stress2010

    • 著者名/発表者名
      M.Sakaguchi
    • 学会等名
      2010 M&M International Symposium
    • 発表場所
      米国カリフォルニア州
    • 年月日
      2010-03-03
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Effects of Plastic Strain on Directional Coarsening in Ni-base Single Crystal Superalloy : Temerature Dependence and Difference from creep Strain2010

    • 著者名/発表者名
      Motoki SAKAGUCHI, Masakazu OKAZAKI, Momoko IKE
    • 学会等名
      Superalloys Euro
    • 発表場所
      Munich, Germany
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] Change of Local Fatigue Crack Propagation Resistance of Gas Turbine Vane after Long Term Service2010

    • 著者名/発表者名
      Motoki SAKAGUCHI, Masakazu OKAZAKI, Yousuke SASAKI
    • 学会等名
      International Conference on Fatigue Damage of Structural Materials VIII
    • 発表場所
      Hyannis
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] 摩擦攪拌接合によるNi基合金とAl合金の異材接合体の作製2010

    • 著者名/発表者名
      多田真人, 岡崎正和, 阪口基己, 山岸郷志, 清野昌宏
    • 学会等名
      日本機械学会北陸信越支部第47期総会・講演会
    • 発表場所
      新潟
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] 摩擦攪拌接合によるNi基超合金とAl合金の異材接合2010

    • 著者名/発表者名
      阪口基己、多田真人、岡崎正和
    • 学会等名
      日本機械学会M&M2010
    • 発表場所
      長岡
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] 小型試験片Ni基超合金IN939のき裂進展特性に及ぼす板厚と結晶方位の影響2010

    • 著者名/発表者名
      山野辺壮、阪口基己、岡崎正和、難波浩一
    • 学会等名
      第48回高温強度シンポジウム
    • 発表場所
      高知
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] 塑性・クリープ重畳環境下での超合金組織の形態変化2009

    • 著者名/発表者名
      阪口基己
    • 学会等名
      第47回高温強度シンポジウム
    • 発表場所
      別府市
    • 年月日
      2009-12-04
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] In-situ Estimation of High Temperature Stress Fields Based on Microstructural Analysis of Single Crystal Ni-based superalloys2009

    • 著者名/発表者名
      M.Sakaguchi
    • 学会等名
      The 13th Asia-Pacific Conference of Non-Destructive Testing
    • 発表場所
      横浜市
    • 年月日
      2009-11-12
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] In-situ Estimation of High Temperature Stress Fields Based on Microstructural Analysis of Single Crystal Ni-based super alloys2009

    • 著者名/発表者名
      Motoki SAKAGUCHI, Momoko IKE, Masakazu OKAZAKI
    • 学会等名
      The 13th Asia-Pacific Conference of Non-Destructive Testing
    • 発表場所
      Yokohama, JAPAN
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] Fatigue crack propagation ehavior relevant to inhomogeneity in the friction stir weld2009

    • 著者名/発表者名
      Tran Hung Tra, Masahiro Seino, Motoki Sakaguchi, Masakazu Okazaki
    • 学会等名
      Asian Pacific Conference for Materials and Mechanics 2009
    • 発表場所
      Yokohama, Japan
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [備考] ホームページ等

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [備考] 研究室ホームページ

    • URL

      http://mcweb.nagaokaut.ac.jp/~okazaki/

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [備考] 研究室ホームページ:

    • URL

      http://mcweb.nagaokaut.ac.jp/~okazaki/

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書

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公開日: 2009-04-01   更新日: 2016-04-21  

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