報告書番号

T93026

タイトル（和文）

高温構造材料のクリープ疲労損傷メカニズムの解明（第２報：走査型電顕内クリープ疲労試験によるキャビティ成長・合体挙動の連続観察）

タイトル（英文）

CLARIFICATION OF CREEP-FATIGUE DAMAGE MECHANISM FOR HIGH-TEMPERATURE STRUCTURE MATERIALS (2:CONTINUOUS OBSERVATION OF CAVITY GROWTH AND COALSCENCE BY SEM).

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

発電プラントの高温機器においては、熱疲労とクリープの相互作用を受けることによりクリープ疲労損傷を生じる。それらの機器の寿命を評価する際には、クリープ及びクリープ疲労条件下での微視的な損傷過程を理解することが重要となる。本研究では、ＳＥＭ内高温疲労試験機により未損傷のＳＵＳ３０４鋼を対象にクリープ疲労試験を実施し、試験中表面に発生したキャビティの成長、合体から微小き裂発生までの微視的損傷過程を連続観察した。この結果、粒界キャビティはランダムに発生するが、応力軸に垂直に位置する粒界で優先的に成長することが明らかとなった。また、クリープ条件下では、キャビティはほぼ楕円形状を保って成長するが、クリープ疲労条件下では繰り返し負荷による不均一なひずみ分布の影響を受けながら成長し、隣接するキャビティとの合体を経て１結晶粒長の微小き裂となることが明らかとなった。

概要 （英文）

STRUCTURAL COMPONENTS OPERATING AT HIGH TEMPERATURES IN POWER PLANTS ARE SUBJECT TO INTERACTION OF THERMAL FATIGUE AND CREEP RESULTING IN CREEP-FATIGUE DAMAGE. IN EVALUATING THE LIFE OF THESE COMPONETS, IT IS IMPORTANT TO UNDERSTAND MICRO SCOPIC DAMAGE EVOLUTION UNDER CREEP-FATIGUE CONDITIONS. THIS STUDY CONDUCTED CREEP AND CREEP-FATIGUE TESTS WITH TENSILE HOLD-TIME ON SUS304 USING A HIGH-TEMPERATURE FATIGUE MACHINE COMBINED WITH A SCANNING ELECTRON MICROSCOPE (SEM). MICRO SCOPIC DAMAGE EVOLUTION OF CAVITY GROWTH AND COALESCENCE BEHAVIOR IN SURFACE GRAIN BOUNDARIES WERE OBSERVED CONTINUOUSLY BY THE SEM. GRAIN BOUNDARY CAVITIES UNCLEATE AT RANDOM AND GREW PREFENENTIALLS IN GRAIN BOUNDARIES IN A DIRECTION ALMOST NORMAL TO THE STRESS AXIS. UNDER CREEP CONDITIONS, THE CAVITIES GREW MONOTONOUSLY IN GRAIN BOUNDARIES ANDREMAINED ELLIPTICAL. ON THE OTHER HAND, UNDER CREEP-FATIGUE CONDITIONSTHE CAVITIES GREW UNDER THE EFFECT OF THE LOCAL STRAIN DISTRIBUTION AROUND THE GRAIN BOUNDARY DUE TO CYCLIC LOADING AND MICRO CRACKS OF ONE-GRAIN BOUNDARY LENGTH WERE FORMED BY COALESCENCE OF CAVITIES.

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