2019 年度研究成果報告書

微小素材試験片を用いた火力発電プラントの高温多軸クリープ余寿命評価法の開発

研究課題

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研究課題/領域番号	16K05973
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	福井大学
研究代表者	旭吉雅健福井大学, 学術研究院工学系部門, 准教授 (30342489)
研究期間 (年度)	2016-04-01 – 2020-03-31
キーワード	多軸 / クリープ / 寿命評価 / 実験力学
研究成果の概要	火力発電プラントのボイラー配管や航空エンジンのタービン動翼等に代表される高温構造機器では，その健全性保証のために多軸応力状態でのクリープ損傷評価が要求される。この問題解決のために，本研究課題では，新たな高温多軸クリープ実験手法を確立した。とくに，材料評価実験分野においては，評価対象材料寸法の小型化がその精度向上に有効であることから，微小素材試験片を使用することに挑戦した。一辺が50mmの十字型形状試験片を設計し，さらに同試験片用の実験装置も開発して高温多軸クリープ実験技術を確立した。高温電気炉内の試験片の変形の様子やひずみを，光学カメラを用いて非接触式で計測できることが大きな特長である。
自由記述の分野	材料強度
研究成果の学術的意義や社会的意義	電気の安定供給には火力発電の効果的な併用が不可欠である。また，航空需要の増大に伴い航空機の安全保障も不可欠である。すべての高温産業機器は，高温環境のためにクリープ現象によって材料変形を生じる。本研究課題では実機材料のクリープ損傷の程度を実験検証で高精度に評価できる手法を開発した。また，電気炉内の材料の変形をその場観察する技術も開発し，これまで未解明だった高温中での金属変形を明らかにした。