High strength alloy thick plates for cryogenic structural use and their microstructure control for high cracking resistance

低温结构用高强度合金厚板及其高抗裂性的微观结构控制

• 批准号: 21K03748
• 负责人: 梅澤 修
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Yokohama National University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03748/
• 关键词: 極低温構造材料; 微小き裂形成; ひずみ不整合

極厚材と加工熱処理材における熱処理過程と金属組織および強度特性との関係を比較検討し、結晶界面に生じる「 ひずみ不整合」とそれに起因した特定の界面に生じる局所変形集中がどのような過程を経て微小き裂を形成するのか、これまでに得られた実験的検証を進めている。具体的には、化学成分あるいは加工熱処理条件が異なるオーステナイト鋼およびTi合金を用いて特性評価を行い、どのような金属組織パラメータが極低温での変形能と耐き裂形成に有効か検証を進めている。実機スケール部材から取得した316LN鋼を用いた4 K破壊靱性試験片のき裂先端部における変形組織とマルテンサイト変態について解析を行い、破壊靱性値およびき裂進展挙動との関係を明らかにした。また、Cr, Mo, Mn, N量を増量した極厚試作材について、4 Kにおける引張試験および破壊靱性試験、および変形および破壊特性の解析評価を行い、N固溶強化の影響を評価した。強度特性に及ぼす加工熱処理条件と試験片採取位置の影響を明らかにしたXM19鋼では、100 mm極厚板の1/2厚位置および1/4位置、冷間溝圧延材から採取した円柱試験片を用いて加工温度における圧縮変形挙動を評価し、1/2厚位置における変形応力が大幅に低いことを明らかにした。さらに、冷間溝圧延材に部分再結晶処理材、微細再結晶材および再結晶（溶体化）処理材の77 K高サイクル疲労特性を評価した。部分再結晶処理材および微細再結晶材の高サイクル疲労強度が著しく改善し、内部疲労き裂発生も抑制されたが、その回避には至らなかった。Ti-5Al-2.5Sn合金の4 K疲労変形で生じた{11-21}変形双晶面割れについて結晶学的解析を行い、ボイド状空隙の形成のモデル化を試みた。

In the process of processing, the mechanical properties of the metal tissue, the mechanical properties, the mechanical properties, the strength properties, the strength The specific mechanical properties of Ti alloy are characterized by the mechanical properties of the alloy, the microstructure of the metal, the temperature, the temperature and the temperature. The machine parts of the 316LN system were used to detect the damage of the 4K fracture film at the end of the crack. the tissue structure was used to analyze the status of the system, and the mechanical properties were analyzed. In this paper, Cr, Mo, Mn, N-gauge, 4-K, 4K, 4K, 4K, 4K, 4K, 4K, 4K, 4K, 4K, 4K, 4K, 4K, 4K, 4K, 4K, 4K, 4K, 4K, 4K, 4K, 4K, 4K, 4K, 4K, 4K, 4K, 4K, 4K, 4K, 4K, 4K, 4K, 4K, 4K, 4K, 4K, 4K, 4K, 4K, 4K, 4K, 4K, 4K, 4K, 4K, 4K, 4K, 4K, 4K, 4K, 4K, 4K, 4K, 4K, 4K, 4K, 4K, 4K, 4K, 4K, 4K, 4K and 4K, respectively. The strength characteristics and the mechanical conditions of the workpiece, the position of the plate, the position of the XM19, the position of the 100 mm thick plate, the position of the thick plate, the position of the thick plate, the position, the The fatigue properties of tempered and cold-tempered elongated wood are not good at 77K high temperature. Some of the results show that the fatigue strength of the crystal material depends on the improvement of the fatigue strength of the crystal material, the internal fatigue crack, the inhibition of fatigue and the avoidance of fatigue. Ti-5Al-2.5Sn alloy 4K fatigue growth test {11-21}-shaped double crystal plane cut-off test results of the crystallographic analysis of the microstructure and the formation of the interstitial voids of the alloy form the microstructure test.

项目成果

Tensile properties of XM-19 austenitic stainless steel thick plates and bars at cryogenic temperatures

XM-19奥氏体不锈钢厚板和棒材低温拉伸性能

• 发表时间: 2021
• 作者: Tetsuya Kato;Yoko Kato;Osamu Umezawa;Yoshinori Ono;Arata Nishimura;Susumu Kumagai;Tetsumi Yuri
• 通讯作者: Tetsumi Yuri

Structural material challenges for fusion magnets

聚变磁体的结构材料挑战

• 发表时间: 2022
• 作者: Klaus-Peter Weiss;Arata Nishimura;Yoshinori Ono;Ignacio Aviles Santillana;Stefano Sgobba;Osamu Umezawa;Robert P. Walsh
• 通讯作者: Robert P. Walsh

Study on new cryogenic structural material for fusion DEMO superconducting magnet

聚变DEMO超导磁体新型低温结构材料研究

• 发表时间: 2021
• 作者: Arata Nishimura;Yoshinori Ono;Osamu Umezawa;Susumu Kumagai;Yohko Kato;Tetsuya Kato;Tetsumi Yuri;Masayuki Komatsu
• 通讯作者: Masayuki Komatsu

Study on development policy for new cryogenic structural material for superconducting magnet of fusion reactor

聚变反应堆超导磁体新型低温结构材料发展政策研究

• DOI: 10.1016/j.nme.2022.101125
• 发表时间: 2022
• 期刊: Nuclear Materials and Energy
• 影响因子: 2.6
• 作者: Nishimura Arata;Ono Yoshinori;Umezawa Osamu;Kumagai Susumu;Kato Yohko;Kato Tetsuya;Yuri Tetsumi;Komatsu Masayuki
• 通讯作者: Komatsu Masayuki

Microstructure evolution of 22Cr-13Ni austenitic stainless steel under high temperature uniaxial compression

22Cr-13Ni奥氏体不锈钢高温单轴压缩组织演变

• 发表时间: 2023
• 作者: Muhammad Edgar Bratasena;Osamu Umezawa
• 通讯作者: Osamu Umezawa