高温ランダムクリープ疲労負荷環境における耐熱合金残存寿命の定量的評価

2023 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21H01205
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分18010:材料力学および機械材料関連
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 三浦 英生 東北大学, 工学研究科, 教授 (90361112)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 高温強度 / クリープ疲労損傷 / 原子配列の秩序性 / 電子線後方散乱回折 / 粒界割れ

研究成果の概要

高温変動負荷環境で使用される耐熱合金のクリープ疲労損傷の加速要因として，結晶粒界や異種材料界面の格子不整合に起因した，歪み誘起異方的増速拡散現象に基づく転位や原子空孔の発生集積による粒界割れ加速現象を定量的に予測評価する手法を開発した．原子拡散の活性化エネルギーの歪みエネルギー誘起減少過程を定式化し，電子顕微鏡により可視化された原子配列の秩序性の乱れに基づく破壊現象に至る過程を連成解析し，破壊の予測を可能にした．

自由記述の分野

材料強度科学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究により，耐熱合金の破壊機構が負荷条件により延性的結晶粒内破壊から脆性的結晶粒界割れに移行するメカニズムが定量的に解明され，構造の破壊を加速する粒界割れの発現を定量的に予測可能となったことは学術分野だけでなく産業における実機の信頼性設計や維持管理に大きく貢献するものと考えている．歪み誘起の異常増速拡散現象に基づく原子空孔の発生・集積から粒界割れに至る過程を定量的に解析する手法の開発が独創的な研究であることは米国機械学会賞受賞初め国内外の学会から高く評価されている．