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2012 年度 実績報告書

微小サンプルによる高温クリープ試験法

研究課題

研究課題/領域番号 22560072
研究機関千葉大学

研究代表者

小林 謙一  千葉大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50114278)

研究期間 (年度) 2010-04-01 – 2013-03-31
キーワードクリープ / 微小サンプル / 余寿命評価 / SPC試験法 / 環境効果 / 硬さ / 数値解析
研究概要

微小サンプル・クリープ試験法の一種である、スモール・パンチ・クリープ(SPC)試験結果に影響する各種因子のうち、下部ダイ穴径、同肩部半径、試験雰囲気(大気・真空(10-3 Pa))について実験的に検討した。
破断寿命が1000時間以下の条件では試験雰囲気、下部ダイ穴、同肩部半径によって実験結果は明瞭に異なった。しかしながら1000時間越えの破断寿命試験では外的条件に拘わりなく、ほぼ同一破断寿命となった。目視では真空中・1000時間超の試験片に酸化減肉はなかったが、元素分析の結果、試験片表面には極めて薄いCr酸化物が形成されていることが分かった。真空条件下の曝露時間とSPC試験片間の摩擦係数は、試験時間とともに変化し、1000時間超では時間と共に摩擦係数が低下し、大気中でのそれと大差が無くなった。これが、真空中で薄いCr酸化膜が摩擦係数を低下させ、破断寿命が低下した一因と考えられる。SPC試験の破断時間と最小クリープ変位速度との間にはMonkman-Grantの関係がFactor of 2の精度で成立した。その結果、最小クリープ変位速度を計測すると、余寿命推定を容易に行えることが示唆された。同一破断時間に対する、単軸クリープ試験での応力とSPC試験での荷重との比は1.6~2.1mm2となり、破断時間や試験雰囲気や下部ダイ穴径や、同肩部半径に依存した。
このほか、試験材料の2.25Cr- 1Mo鋼はそのままに、ロット(新材:粒度番号7、ビッカース硬さHV138、旧材:粒度番号8、ビッカース硬さHV187)を変化させて一連のSPC試験を実施した。新材では、同一の試験荷重でも破断寿命が旧材の約1/10となり、結晶粒径や硬さが破断寿命に大きく影響することが明らかになった

現在までの達成度 (区分)
理由

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] The Influence of Both Testing Environment and Fillet Radius of Die Holder on the Rupture Life of Small Punch Creep Tests2012

    • 著者名/発表者名
      Ken-ichi Kobayashi, Masahiro Kaneko, Hideo Koyama, Gavin C. Stratford and Masaaki Tabuchi
    • 雑誌名

      Journal of Solid Mechanics and Materials Engineering

      巻: Vol.6 ページ: 925-934

    • DOI

      https://www.jstage.jst.go.jp/article/jmmp/6/8/6_925/_article

    • 査読あり
  • [学会発表] Influence of Testing Environment on SP Creep Rupture Lives2013

    • 著者名/発表者名
      Ken-ichi Kobayashi and Sho Takei
    • 学会等名
      ASME Pressure Vessels and Piping Conference
    • 発表場所
      Paris, France
    • 年月日
      20130713-20130718
  • [学会発表] SPクリープ試験における試験雰囲気/試験条件と長時間破断寿命

    • 著者名/発表者名
      小林謙一,金子将大,武井翔
    • 学会等名
      日本材料学会 第61期学術講演会
    • 発表場所
      岡山市・岡山大学
  • [学会発表] Standardization of Test Method for Small Punch Creep Testing in Japan

    • 著者名/発表者名
      Isamu Nonaka, Akihiro Kanaya, Shin-ichi Komazaki, and Ken-ichi Kobayashi
    • 学会等名
      12th International Conference on Creep and Fracture of Engineering Materials and Structures
    • 発表場所
      Kyoto Terresa, Japan
  • [学会発表] 真空及びArガス中でのSPクリープ長時間寿命特性

    • 著者名/発表者名
      武井 翔,小林謙一
    • 学会等名
      第56回日本学術会議材料工学連合講演会
    • 発表場所
      京都市・京都テルサ
  • [学会発表] SPクリープ試験の長時間破断寿命特性に及ぼす試験雰囲気の影響

    • 著者名/発表者名
      武井翔,永峰陽介,小林謙一,小山秀夫
    • 学会等名
      日本機械学会・関東支部 第19期総会講演会
    • 発表場所
      八王子市・首都大学東京

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公開日: 2014-07-24  

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