鉄-クロム合金の高温酸化におけるブーレクアウェーメカニズムの解明

铁铬合金高温氧化中 Bourekaway 机理的阐明

基本信息

批准号：
10750522
负责人：
佐伯功
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1998
资助国家：
日本
起止时间：
1998 至 1999
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-10750522/
关键词：
高温酸化ブレークアウェー応力

项目摘要

平成11年度は平成10年度の検討課題を含め、2軸応力下におけるFe-Cr合金の高温酸化速度の測定と酸化物の性質評価について研究を行った。具体的には、外部応力がマイクロクラックの発生原因である酸化物の成長応力と拮抗する場合マイクロクラックの生成が抑制され,酸化物中のCr含有量が多くなるか否かを次の様な酸化物の性質を評価することにより検討した。その結果次のことが明らかになった。1.Fe-16Cr鋼に応力を印加せず1173Kで高温酸化すると、酸素雰囲気の場合、ブレークアウェー現象は保護性酸化物皮膜の厚さが約1ミクロンに達した時点で発生する。これは、酸化物皮膜蓄積した成長応力が限界値を超え、機械的に破壊する事を示唆している。また、酸化雰囲気に水蒸気が含まれると保護性酸化物の成長挙動、皮膜の組成は酸素雰囲気の場合と同様であるが、ブレークアウェー現象が起こる際の酸化物皮膜の厚さは減少した。2.引張応力下で高温酸化を行うと、応力の増加とともにブレークアウェーが発生する限界皮膜厚さが増加し、4メガパスカル以上の応力で減少する。これは、ブレークアウェー現象発生に対して酸化物皮膜中に発生する圧縮応力が影響し、4メガパスカルの応力によるFe-16Cr鋼の1173Kにおけるクリープ伸び速度が皮膜中の生成応力増加速度と釣り合うことを意味している。また酸化物皮膜の組成は応力の増加とともにクロムリッチになり、4メガパスカル以上の応力では鉄を多く含む酸化物皮膜が生成する。応力のない場合には皮膜は微視的な破壊と修復を繰り返しながら成長し、約4メガパスカルの応力では破壊を起こさずにクロム酸化物が生成し、さらに高い応力下では緻密な保護性酸化物が生成しないことがわかった。

1999年，我们进行了双轴应力下Fe-Cr合金高温氧化速率的测量和氧化物性能评估的研究，包括1998年研究的课题。具体而言，我们通过评估氧化物的特性来研究当外部应力与氧化物的生长应力竞争时，微裂纹的产生是否被抑制并且氧化物中的Cr含量是否增加。结果，揭示了以下内容。 1、Fe-16Cr钢在不施加应力的情况下，在1173K高温下氧化时，在氧气气氛中，当保护氧化膜厚度达到1微米左右时，就会出现脱离现象。这表明氧化膜中累积的生长应力超过临界值并发生机械断裂。此外，当氧化气氛中包含水蒸气时，保护氧化物的生长行为和膜的组成与氧气氛中的相似，但发生脱离现象时氧化膜的厚度减小。 2、在拉应力下进行高温氧化时，发生断裂的临界膜厚随着应力的增大而增大，在应力超过4MPa时发生断裂的临界膜厚减小。这是因为氧化膜中产生的压应力影响了脱离现象的发生，而Fe-16Cr钢在1173K时因4兆帕应力而产生的蠕变伸长率与氧化膜中产生的应力增加率相平衡。电影的意思是。另外，随着应力增大，氧化膜的成分变得更富含铬，并且在4MPa以上的应力下，形成含有大量铁的氧化膜。在没有应力的情况下，薄膜通过反复的微观破坏和修复而生长；在大约4兆帕的应力下，氧化铬不会被破坏；而在更高的应力下，结果却不会形成致密的保护性氧化物。。