報告書番号

T01012

タイトル（和文）

Ni基一方向凝固超合金の高温強度評価法の開発 -第2報：クリープ，高温疲労条件下の変形および強度の異方性-

タイトル（英文）

Development of high temperature strength evaluation method for nickel-based directionally solidified superalloy (2nd report : Anisotropy of deformation and strength property under creep and high temperature fatigue conditions)

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

ガスタービン動翼用一方向凝固超合金の変形および強度の異方性を明らかにするため，試験片荷重軸方向と結晶成長方向がθ（0<θ<90deg）の角度を成す異方性材料に対し，870℃でクリープ，疲労およびクリープ疲労試験を実施した．クリープ変形には特に大きな異方性は見られなかったが，クリープ破断延性は破損形態に対応した方位依存性を示した．疲労試験片はヤング率の差に起因する塑性変形の方位依存性があり，θが45-60°で大きな塑性変形を生じた．疲労寿命は塑性変形量Δεpに対応し，クリープ疲労寿命は，クリープ損傷を考慮した非線形累積損傷速度則で精度良く記述された．クリープおよび疲労とも，45°以上のθで，粒界型破面を呈した．破面の形成には，クリープでは粒界に作用するせん断応力が，また疲労では粒界に作用する垂直応力が，それぞれ寄与しているものと推察された．

概要 （英文）

In order to clarify the anisotropy of deformation and strength properties, a nickel-based directionally solidified (DS) superalloy for land based gas-turbines was subjected to a series of creep, fatigue, and creep-fatigue tests at 870℃, The angle θ between the load axis and the DS axis was taken as 0,30,45,60, and 90 degrees. The creep deformation property did not show any remarkable anisotropy, while creep elongation showed anisotropy corresponding to the fracture morphology. The fatigue specimens for θ=45 and 60 showed larger plastic deformation due to a higher Young's modulus than the other directions' specimens. The fatigue life was correlated with the plastic strain Δεp regardless of θ. The creep-fatigue life can be estimated by a nonlinear damage accumulation model. Here, the creep damage caused by cavities was considered to accelerate the fatigue damage which was obtained by the relationship between the plastic strain and fatigue life. Both the creep and fatigue specimens showed intergranular failure under the condition of θ larger than 45 degrees. The shear stresses on the grainboundary seemed to contribute to the formation of fracture surfaces under the creep conditions. Similarly, the normal stresses on the grainboundary seemed to contribute to the formation of fracture surfaces under the fatigue conditions.

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