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組織強化耐熱材料の高温クリープ条件下におけるき裂分岐挙動と材料組織強靭化機構

微结构增强耐热材料高温蠕变条件下裂纹分支行为及材料结构增韧机理

基本信息

批准号：
10J02227
负责人：
南雲佳子
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2012
项目状态：
已结题

项目摘要

高温で脆性的挙動を示す多結晶Ni基超合金IN100合金においては,信頼性の観点からき裂発生寿命が重要であり,き裂発生寿命予測則を確立する必要があることがわかった。そこで本研究では,クリープ損傷形成挙動およびクリープき裂発生寿命の解明を行うことを目的とした。IN100合金のクリープ変形特性はほぼ一定の特性を示し,加速域までは線形的特性を示すことから,き裂発生寿命予測則には変形則を用いることが有効であると考えられる。そこで非線形-線形融合クリープ近似式を用いて,初期段階のデータから外挿した予測曲線をクリープき裂成長試験から得られた結果と比較した。その結果,クリープ変形特性からクリープき裂発生寿命を予測しうることを示した。また,損傷形成挙動およびき裂成長挙動に関して種々の先進耐熱材料とIN100合金と比較した。TiAl金属間化合物や9Cr鋼においては高温クリープき裂成長試験中にIn-situ観察で損傷が見られたが,一方向凝固Ni基超合金CM247LCでは,切欠き先端から最大せん断応力方向(切欠き延長方向に対して45。方向)にき裂が発生,成長し,損傷が見られなかった。さらに多結晶Ni基超合金IN100では最終破断直前までき裂や損傷が発生せず,急速破断することがわかっている。このように材料によって損傷の形成挙動が異なるが,この原因としては空孔拡散凝集挙動の違いによるものと考えられる。そこで,二次元弾塑性・クリープ解析に空孔拡散解析を連成した解析を用いて,空孔拡散凝集挙動を解析し,損傷が観察されなかったクリープ脆性材料について,クリープ損傷形成挙動の解明を試みた。得られた解析結果から,損傷が観察されなかった材料では損傷が見られた材料と比較して空孔の凝集が少なく塑性変形がクリープ変形を律速していることから,損傷が発生しにくいと考えられることがわかった。亀

High temperature brittle behavior is indicated in polycrystalline Ni-based superalloy IN100 alloy, and it is necessary to establish crack life prediction. The purpose of this study is to clarify the mechanism of damage formation. In100 alloy, the deformation characteristics are shown in the acceleration field, and the deformation characteristics are shown in the crack life prediction field. The non-linear-linear fusion approximation is used in the initial stage of the prediction curve. As a result, the life expectancy of the crack was predicted. In addition, damage formation and crack growth are related to the advanced heat resistant material IN100 alloy. TiAl intermetallic compound 9Cr steel in high temperature crack growth test, In-situ inspection damage is found, one direction solidification Ni-based superalloy CM247 LC is opposite, cut off the tip of the maximum breaking force direction (cut off the extension direction of 45. The direction of growth, growth, and damage. The polycrystalline Ni-based superalloy IN100 has been subjected to ultimate fracture and rapid fracture. The reason for this is that the material is damaged and the formation is different. In this case, two-dimensional plastic analysis, void dispersion analysis, continuous analysis, void dispersion aggregation analysis, damage detection, brittle material analysis, damage formation analysis. The analysis results show that the damage is detected in the material and the aggregation of the void is less plastic.亀