超電導マグネット用極低温構造材料の破壊強度特性とその評価(各種強度特性の材料工学的考察とデータベース化)

超导磁体低温结构材料的断裂强度特性和评估（材料工程考虑和各种强度特性的数据库创建）

• 批准号: 63050032
• 负责人: 岸田 敬三
• 金额: $ 4.35万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Fusion Research
• 财政年份: 1988
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1988 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-63050032/
• 关键词: 超電導マグネット; 極低温; 構造材料; 引張強度; 破壊じん性; 疲労特性; 溶接強度

本研究の目的は、核融合炉用超電導マグネットの技術的課題の一つである極低温構造材料の強度特性について、先見的立場から基礎研究を行うことにある。このため、極低温における材料の塑性変形・破壊・疲労挙動並びに溶接強度など各種強度特性データの測定・評価に関する総括的な検討を実施し、材料工学的な考察に基づいて各種強度を決定する微視的な変形・破壊機構を明らかにしようとしている。1.極低温構造材料の変形と破壊に伴う温度上昇の影響極低温では材料の熱物性の変化によって塑性変形に伴う僅かな発熱でも局所的な温度上昇を引き起し、強度特性に影響を及ぼすことが危惧されている。極低温用高強度鋼として新たに開発された高マンガン鋼においても、4Kでセレーションが観察され、これが熱的機構で支配されていることを実験的に明らかにした。また、破壊じん性試験中の予き裂先端近傍の温度上昇を計測結果と非定常三次元熱伝導数値シミュレーション結果の比較に基づいて詳細に検討した結果、荷重一変位曲線上に現れたセレーション毎のJ積分変化量と総発熱エネルギが一対一の関係にあることが分かった。2.極低温下での材料の疲労強度特性高マンガン鋼の極低温疲労強度特性に及ぼす荷重波形の効果と非金属介在物の影響を実験により明らかにした。疲労寿命は荷重波形の立上りと立下り速度によって変化することが分かり、き裂先端での温度上昇に対する影響も含めてこの機構の検討を進めている。また、非金属介在物の影響に関しては、疲労き裂先端の塑性域中に損残する介在物の分布に基づいて測定結果の説明を行った。

The purpose of this study is to conduct fundamental research on the strength characteristics of cryogenic structural materials for nuclear fusion furnaces. The plastic deformation, fracture, fatigue and welding strength of materials at extremely low temperatures are discussed comprehensively in terms of measurement and evaluation of various strength characteristics. The deformation and fracture mechanism of Weishi app are determined on the basis of investigation of materials engineering. 1. The deformation of cryogenic structural materials is accompanied by temperature rise and its influence on the thermal properties of cryogenic structural materials is caused by temperature rise caused by thermal deformation, strength characteristics and its influence on thermal properties. High strength steels for cryogenic applications are developed in high temperature, 4K and high temperature applications. The temperature rise near the crack tip in the test is measured and compared with the results of the unsteady three-dimensional thermal derivative. The results of the detailed analysis are shown on the curve of the load. 2. The fatigue strength characteristics of materials at cryogenic temperatures are high, and the effects of load waveforms on the fatigue strength characteristics of steel at cryogenic temperatures and on the effects of nonmetallic media are discussed. The fatigue life is affected by the temperature rise of the load waveform and the speed of the crack tip, including the progress of the mechanism. In addition, the influence of non-metallic inclusions is related to the distribution of inclusions that are damaged in the plastic domain at the crack tip and the basic measurement results are explained.

项目成果

中野・高橋・庄子: 日本機械学会第26回シンポジウム講演論文集. NO.880-2. 73-78 (1988)

Nakano、Takahashi、Shoko：日本机械工程师学会第 26 届研讨会论文集 NO.880-78（1988）。

M.Nakano,;T.Kataoka,;K.Kishida;A.Matsunawa.: Proc.Osaka Univ.Int.Symp."New Developments in Applied Superconductivity".World Seientific Publishing Co.Singapore.

M.Nakano,;T.Kataoka,;K.Kishida;A.Matsunawa.：Proc.Osaka Univ.Int.Symp.“应用超导的新发展”。世界科学出版公司新加坡。