マルテンサイト系耐熱鋼の寿命評価学

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23360296
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 構造・機能材料
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 丸山 公一 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 名誉教授 (90108465)
• 研究分担者: 中村 純也 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教 (60613031)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 耐熱材料 / 高クロム鋼 / クリープ変形 / クリープ破壊 / 組織劣化 / 損傷 / 寿命評価 / 長寿命化

研究概要

長時間のクリープ寿命は、時間-温度-パラメータ(TTP)法で評価するが、高クリープ強度フェライト(CSEF)鋼では過大評価が起きる。CSEF鋼ではクリープ寿命の活性化エネルギーQが長時間側で低くなる。これが過大評価の主原因であることを示した。CSEF鋼のクリープ寿命データを、各領域内ではQ値が一定となるように区分けした後、TTP法を適用してクリープ寿命を評価した。この領域区分法を使えば、クリープ寿命が適切に評価できることを立証した。CSEF鋼では長時間側と短時間側で転位組織の回復プロセスが異なる。この損傷機構変化が、長時間側でQ値が低下する主原因である。

研究成果

• [雑誌論文] 高クロムフェライト鋼のクリープ破断時間における温度依存性の変化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 丸山公一, 中村純也, 吉見享祐
  • 雑誌名: 鉄と鋼 巻: 100 ページ: 414-420
  • DOI: 10.2355/tetsutohagane.100.414
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermal vacancy behavior analysis through thermal expansion, lattice parameter, and elastic modulus measurements of B2-type FeAl (2014)
  • 著者名/発表者名: Mi Zhao, Kyosuke Yoshimi, Kouichi Maruyama, Kunio Yubuta
  • 雑誌名: Acta Materialia 巻: 64 ページ: 382-390
  • DOI: 10.1016/j.actamat.2013.10.051
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Comparison of Microstructural Strengthening for Thermal Creep and Radiation Damage Resistance of Titanium Aluminide Alloys (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Zhu, T. Wei, D. Carr, R. Harrison, L. Edwards, D. Seo, K. Maruyama
  • 雑誌名: J. Nuclear Materials 巻: 438 ページ: 190-192
  • DOI: 10.1016/j.jnucmat.2013.03.020
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of solute atoms on thermal fatigue properties in ferritic stainless steels (2013)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Ota, Tetsuyuki Nakamura, Kouichi Maruyama
  • 雑誌名: Materials Science Engineering A 巻: 586 ページ: 133-141
  • DOI: 10.1016/j.msea.2013.08.007
  • 査読あり
• [雑誌論文] Contribution of recovery mechanisms of microstructure during long-term creep of Gr.91 steels (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Ghassemi-Armaki, R.P. Chen, K. Maruyama, M. Igarashi
  • 雑誌名: J. of Nuclear Materials 巻: 433 ページ: 23-29
  • DOI: 10.1016/j.jnucmat.2012.09.026
  • 査読あり
• [雑誌論文] Strain-induced Coarsening of Nanoscale Precipitates in Strength Enhanced High Cr Ferritic Steels (2012)
  • 著者名/発表者名: Hassan Ghassemi Armaki, Ruiping Chen, S. Kano, Kouichi Maruyama, Yasushi Hasegawa, Masaaki Igarashi
  • 雑誌名: Materials Science and Engineering A 巻: 532 ページ: 373-380
  • DOI: 10.1016/j.msea.2011.10.105
  • 査読あり
• [雑誌論文] Long-term microstructural degradation and creep strength in Gr.91 steel (2011)
  • 著者名/発表者名: R.P. Chen, H. Ghassemi Armaki, K. Maruyama, M. Igarashi
  • 雑誌名: Materials Science and Engineering A 巻: Vol.528 ページ: 4390-4394
  • DOI: 10.1016/j.msea.2011.02.060
  • 査読あり
• [雑誌論文] Creep Behavior and Degradation of Subgrain Structures Pinned by Nanoscale Precipitates in Strength-Enhanced 5 to 12 Pct Cr Ferritic Steels (2011)
  • 著者名/発表者名: Hassan Ghassemi Armaki, Ruiping Chen, Kouichi Maruyama, Masaaki Igarashi
  • 雑誌名: Metallurgical and Materials Transactions A 巻: Vol.42 ページ: 3084-3094
  • DOI: 10.1007/s11661-011-0726-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microstructural degradation mechanisms during creep in strength enhance high Cr ferritic steels and their evaluation by hardness measurement (2011)
  • 著者名/発表者名: Hassan Ghassemi Armaki, Ruiping Chen, Satoshi Kano, Kouichi Maruyama, Yasushi Hasegawa, Masaaki Igarashi
  • 雑誌名: Journal of Nuclear Materials 巻: 416 ページ: 273-279
  • DOI: 10.1016/j.jnucmat.2011.06.007
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of Oxide Dispersion Strengthened Steels for High Temperature Nuclear Structural Applications (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Zhu, T. Wei, R. Harrison, L. Edwards, K. Maruyama, J. Mathew, L. Ma, A. Tan, M. Weijnen and J. Lee
  • 雑誌名: Engineering Asset Management and Infrastructure Sustainability ページ: 1147-1160
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microstructural Degradation during High Temperature Exposure up to 10^5 h and its Effects on Creep of Gr. 91 Steel, Advances in Materials Technology for Fossil Power Plants (2011)
  • 著者名/発表者名: R.P. Chen, H. Ghassemi Armaki, K. Maruyama, Y. Minami, M. Igarashi
  • 雑誌名: ASM International, Materials Park, OH, USA ページ: 654-666
  • 査読あり
• [学会発表] Prediction of Long-term Creep Rupture Life of Grade 122 Steel by Multi-region Analysis (2014)
  • 著者名/発表者名: Kouichi Maruyama, Junya Nakamura, Kyosuke Yoshimi
  • 学会等名: ASME Symposium on Elevated Temperature Application of Materials for Fossil, Nuclear, and Petrochemical Industries
  • 発表場所: ルネッサンスホテル, Seattle, USA
  • 年月日: 20140325-27
• [学会発表] 先進高Cr フェライト鋼のクリープ破断寿命における温度依存性の変化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 丸山公一, 中村純也, 吉見享祐
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会
  • 発表場所: 東京工業大学, 東京都
  • 年月日: 20140321-23
• [学会発表] Evaluation of Long-term Creep Rupture Life of Strength Enhanced High Cr Ferritic Steel on the Basis of its Temperature Dependence (2013)
  • 著者名/発表者名: Kouichi Maruyama, Junya Nakamura, Kyosuke Yoshimi
  • 学会等名: 7th International Conference on Advances in Materials Technology for Fossil Power Plants
  • 発表場所: ヒルトンホテル, Waikoloa, HI, USA
  • 年月日: 20131022-25
• [学会発表] クリープ機構の遷移と加速試験条件 (2013)
  • 著者名/発表者名: 丸山公一
  • 学会等名: 日本金属協会
  • 発表場所: 金沢大学, 金沢市
  • 年月日: 20130917-19
• [学会発表] 火力発電高効率化に向けた高温材料の課題 (2013)
  • 著者名/発表者名: 丸山公一
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会
  • 発表場所: 金沢大学, 金沢市
  • 年月日: 20130917-19
• [学会発表] 高Cr フェライト鋼のクリープ損傷プロセスとその高温長時間使用による遷移 (2013)
  • 著者名/発表者名: 丸山公一
  • 学会等名: 日本金属学会
  • 発表場所: 東京理科大学, 東京都
  • 年月日: 20130327-29
• [学会発表] Methodology of Creep Life Evaluation for Strength Enhanced High Cr Ferritic Steel (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Maruyama, J. Nakamura, K. Yoshimi
  • 学会等名: Energy Materials-High Temperature Materials Conference
  • 発表場所: Loughborough University, Loughborough, UK
  • 年月日: 20121018-19
• [学会発表] Modeling of Microstructural Degradation during Long-term High-Temperature Creep of Strength Enhanced High Cr Ferritic Steel (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Maruyama, R.P. Chen, J. Nakamura, M. Igarashi
  • 学会等名: IUTAM Symposium on Advanced Materials Modelling for Structures
  • 発表場所: Ecole de Mines, Paris, France
  • 年月日: 20120423-27
• [学会発表] 先進高Cr鋼でのクリープ損傷機構の遷移 (2012)
  • 著者名/発表者名: 丸山公一
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会
  • 発表場所: 横浜国立大学, 横浜市
  • 年月日: 20120328-30
• [学会発表] Microstructural Damage Mechanism during Long-term Creep of Strength Enhanced High Cr Ferritic Steel, Fatigue and Creep-fatigue Interaction (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Maruyama, R.P. Chen, J. Nakamura, M. Igarashi
  • 学会等名: The 6th International Conference on Creep
  • 発表場所: ラディソンホテル, Mamallapuram, India
  • 年月日: 20120122-25