顕微ラマン分光法による機械構造材料の高温酸化誘起表面割れその場解析

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本研究課題では、機械構造材の高温酸化誘起表面割れの機構解明と抑制指針の提言を目的とした。個別課題として、『Ni基耐熱超合金の応力加速粒界酸化(SAGBO)割れ』と『リサイクル含銅鋼のCu起因熱間表面割れ』を取り上げ、以下のような新しい知見を得た。(1)Ni基耐熱超合金のSAGBO割れ:小型パンチ(SP)クリープ試験法を用いたSAGBO割れ感受性評価法の開発を目的として、ガスタービンディスク用Ni基超合金Alloy 706のSPクリープ破壊挙動を調査するとともに、SABGO割れ感受性に及ぼすボロンの影響についても検討した。その結果、クリープ破断強度に及ぼすSABGO割れの影響をSPクリープ特性の変化として明瞭に捉えることが可能であり、本試験法が割れ感受性評価の有力なツールになることが明らかとなった。また、ボロンは耐粒界酸化特性にはあまり影響しないものの、き裂の発生あるいは成長を抑制する効果があり、割れ感受性低減の有効な添加元素であると考えられた。(2)リサイクル含銅鋼のCu起因熱間表面割れ:熱間表面割れの支配因子同定と割れ感受性の簡易評価法確立を目的として、高温無負荷条件下での銅の粒界濃化特性を調査し、高温引張試験より得られる割れ感受性指数E_p'との相関について検討した。その結果、銅濃化粒界の平均深さd_<ave>、最大深さd_<max>、数密度d_nが増加するとともにE_p'も増加することが明らかとなった。また、d_<ave>、d_n、ビッカース硬さH_vを説明変数として、E_p'を推定するための回帰式を多変量解析により求めることができた。この回帰式をE_p'の推定式として用いることによって、鋼種に依存することなく熱間表面割れ感受性を一義的に評価することが可能となった。