報告書番号

T94050

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３報：クリープ疲労損傷への微視的ひずみ分布の影響）

タイトル（英文）

CLARIFICATION OF CREEP-FATIGUE DAMAGE MECHANISM OF HIGH-TEMPERATURE STRUCTURAL MATERIALS(3)EFFECT OF MICRO STRAIN DISTRIBUTION ON CREEP-FATIGUE DAMAGE-

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構造機器においては，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結晶粒を粗大化処理したＳＵＳ３０４鋼を対象にクリープ疲労試験を実施し，粒内・粒界で生じる微視的なひずみ分布を計測した。この結果，クリープ条件下において結晶粒はほぼ一様に応力軸方向へ変形するが，クリープ疲労においては繰り返し負荷により生じた不均一なひずみ分布により変形が進行していることが明らかとなった。また，微小き裂の発生個所は粒内でのひずみ集中と関係のあることが明らかとなった。最後に，これまでの知見を踏まえて，微小き裂の発生につながるキャビティ成長・合体メカニズムについて検討し，種々の負荷形態へ適用可能な「キャビティ成長メカニズム

概要 （英文）

STRUCTURAL COMPONENTS OPERATING AT HIGH TEMPERATURES IN POWER PLANTS ARE SUBJECT TO THE INTERACTION OF THERMAL FATIGUE AND CREEP WHICH RESULTS IN CREEP-FATIGUE DAMAGE. IN EVALUATING THE LIFE OF SUCH COMPONENTS,IT IS IMPORTANT TO UNDERSTAND THE EVOLUTION OF MICROSCOPIC DAMAGE UNDER CREEP-FATIGUE CONDITIONS. WE CONDUCTED CREEP AND CREEP-FATIGUE TESTS WITH TENSILE HOLD-TIME ON SUS304 WITH A LARGE GRAIN SIZE PRODUCED BY HEAT TREATMENT,BY USING A HIGH-TEMPERATURE FATIGUEMACHINE COMBINED WITH A SCANNING ELECTRON MICROSCOPE (SEM). MICRO-STRAIN DISTRIBUTIONS OF THE MATRIX AND GRAIN BOUNDARY IN THE SPECIMEN SURFACE WERE MEASURED BY ANALYSING THE DISTORTION OF GRIDS. IT WAS FOUND THAT THE MATRIX DEFORMS UNIFORMLY IN THE DIRECTION OF THE STRESS AXIS UNDER CREEP CONDITIONS. UNDER CREEP-FATIGUE CONDITIONS,DEFORMATION PROGRESSES WITH NON-HOMOGENEOUS MICRO-STRAIN DISTRIBUTION. FURTHERMORE,THE INITIATION SITE OF MICROCRACKS IS RELATED TO STRAIN CONCENTRATION IN THE MATRIX. A CAVITY GROWTH MAP,WHICH CAN BE APPLIED TO VARIOUS LOAD PATTERNS,WAS DEVELOPED BASED ON THE MECHANISMS OF CAVITY GROWTH AND COALESCENCE.

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