高温先端材料の強度と破壊の新しいクライテリオンの創出

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04044146
• 研究機関: 帝京大学
• 研究代表者: 横堀 武夫 帝京大学, 理工学部, 教授 (60005139)
• 研究分担者: 八木 晃一 金属材料技術研究所, 環境性能研究室, 室長 ; 横堀 寿光 東北大学, 工学部, 助教授 (00124636) ; BRIAN Wilshi Department of Materials Engng, University, Professor ; 岸 輝雄 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (40011085)
• キーワード: 物性と力学の非線型融合と比較 材料強度学と高温破壊 / Q^*パラメーター法 / 高温クリープ寿命のマスターカーブによる簡易評価法 / 高温クリープ損傷と評価法 / θパラメーター法 / セラミックスの高温クリープ / Ti-Al金属間化合物 / Sialon

研究概要

(1)高温延性材から高温脆性材を統一しての高温クリープき裂成長とクリープ破壊寿命の新しいクライテリオンの創出金属、セラミックスといった材料の枠組みを超えて高温延性耐熱合金Cr-Mo-V鋼から高温脆性耐熱超合金IN100や化学結合様式の異なる種々のセラミックス(窒化珪素、アルミナセラミックス、炭化珪素)などにいたるまでを統一して、比較強度学的研究により、共通のconcept(概念)による高温クリープ寿命の簡単な評価法を提案し、実証した。延性の相違など材料や組織による識別を可能とする項をexplicitに含んでいる点も特長の一つである。本成果は高温き裂成長速度を熱活性過程として提案した新しいパラメータを用いて導いたものであり、有名なMonkman-Grantの半実験式を特別の場合として含むものである。
(2)高温クリープ寿命のマスターカーブによる簡易評価法一つの温度、負荷応力条件下での破壊までの高温クリープ曲線を実験的に求めておけば、異なる任意の温度、応力条件下の破壊寿命を評価できる方法を見出した。
(3)成長する高温クリープき裂近傍の損傷の評価法を提案した。
(4)B.Wilshireによって、提案されθパラメーター法と命名された方法がある。これはクリープ変形特性と同じ変形曲線をθ_1〜θ_4という4つのパラメーターを用いて表し、長寿命クリープ変形条件に適用して寿命予測をしようという試みである。すなわち、短寿命の実験室的条件で種々に応力、温度を変えてθ_1〜θ_4のパラメーターの応力、温度依存性を定式化しておき、この定式化されたクリープ変形則を用いて低応力、低温度の長寿命域のクリープ寿命予測を行うものである。このθパラメーター法のプラント設計への適用が行われた。(Wilshire)
(5)モノリシックセラミックス、Sialonセラミックスの高温クリープ変形過程についての新しい重要な知見を得た。(Wilshire)
(6)Ti-Al金属間化合物の表面折出についての知見を得た。

研究成果

• [文献書誌] 横堀武夫: "無線系先端材料強度の向上と評価に対する材料強度学としての体系化の基盤" 日本材料強度学会誌. 26. 34-47 (1992)
• [文献書誌] Takeo Yokobori: "Results of an intercomparison of creep crack growth tests made in Japan" Materials at High Temperatures,Butterworth-Heinemann,Ltd.10. 97-107 (1992)
• [文献書誌] Toshimitsu Yokobori: "An alternative correlating parameter for creep crack growth rate and its application:Derivation of the parameter Q^*" Materials at High Temperatures,Butterworth-Heinemann,Ltd.10. 108-118 (1992)
• [文献書誌] 横堀寿光: "延性金属のクリープ変形のマスター・カーブの導出と定式化" 日本材料強度学会誌. 26. 97-110 (1992)
• [文献書誌] 横堀寿光: "Cr-Mo-V鋼における高温クリープき裂近傍の損傷評価" 日本材料強度学会誌. 26. 111-120 (1992)
• [文献書誌] 富士彰夫: "2.25Cr-1Mo鋼の高温クリープき裂進展特性と硬さによるクリープ損傷評価" 日本材料強度学会誌. 26. 121-130 (1992)
• [文献書誌] H.Tsuda: "Effect of Interfacial Properties on Fracture Toughness in Fiber-Reinforced Ceramic Composites" Journal of the Ceramic Society of Japan,. 100. 998-1006 (1992)
• [文献書誌] Y.Combres: "Surface Precipitation after Cathodic Charging of Hydrogen and Heat Treatment in Air for the TiAl Intermetallic Compounds" Scripta Metallurgica et Materilia. 27. 509-514 (1992)
• [文献書誌] T.Kishi: "Franture Mechanics and Mechanism of Ceramic Composites" Fracture Mechanics of Ceramics. 9. 1-18 (1992)
• [文献書誌] R.W.Evans: "The θ Projection Concept-A Model-Based Approach to Desigh and Life Extension of Engineering Plant" Int.J.Pressure Vessels and Piping. 50. 147-160 (1992)
• [文献書誌] R.W.Evans: "Life Extension of High-Temperature Plant" Advanced Materials Technology. 116-120 (1992)
• [文献書誌] R.W.Evans: "Creep Processes in Sialon Ceramics" Proc.Brit.Ceram.Soc.49. 141-148 (1992)
• [文献書誌] B.Wilshire: "High Temperature Properties of Monolithic Ceramics" IRC'92 Birmingham,The Processing,Properties and Applications of Metallic and Ceramic Materials,MCE Publications. 273-282 (1992)
• [文献書誌] 九島秀昭: "1.3Mn-0.5Mo-0.5Ni鋼のクリープ変形及び破断寿命の修正θ法による評価" 鉄と鋼. 78. 918-925 (1992)
• [文献書誌] 田淵正明: "316ステンレス鋼の長時間クリープ裂成長挙動" 材料. 41. 1255-1260 (1992)