Prediction of fatigue limit of three-dimensional shaped article under extreme environment and extension of thruster life with combustion test.

点击翻译按钮获取中文摘要

本研究では、レーザー積層造形法（SLM）で製造した625合金製の実機スラスタの疲労耐久性におよぼす残留応力、結晶異方性、内部欠陥、高温特殊環境（温度、雰囲気）の影響を定量化し、疲労限度予測の基礎データとして蓄積する。2022年度は、高温環境中での疲労試験条件を検討するために、実機スラスタと同一条件で製造した3つの積層方向（引張方向に対して平行（V）、直角（L）、62°傾斜（S））の板状試験片、表層部分のみ積層条件を変化させた板状試験片（Lα、Vα）、積層造形後にひずみとり熱処理した板状試験片（Sh、Lαh、Vαh）の引張特性を800℃のArガス雰囲気中で評価した。引張試験はRSP試験装置を用いて、1 mm/minの引張速度で行った。また、室温と800℃のArガス雰囲気中で既存の625合金展伸材に繰返負荷を付与し、負荷の繰り返し数による残留応力と半値幅の関係を検証した。前年度の引張試験結果から応力振幅を200～400 MPaの範囲とし、片振り（R=0）、正弦波、10 Hzの条件とした。前年度の室温での引張試験で良好な力学的特性が得られたVEhとLEhは800℃での引張試験においても良好な力学的特性を示した。800℃におけるVEhとLEhの引張強さと破断伸びはそれぞれ709 MPa、33%ならびに679 MPa、34%であった。800℃における展伸材のそれらの値は785 MPa、33%であり、積層造形材の力学的特性の低下には急速溶融・急速冷却プロセスに起因する粗大かつ＜001＞方向に優先結晶配向したミクロ組織形態と引張試験中に形成される集合組織が影響していると考えられる。室温と800℃で疲労試験した625合金展伸材において、半値幅とビッカース硬さとの間に相関関係が認められた。この結果は、疲労破壊時の半値幅を計測することで、疲労限度を予測できることを示唆している。