耐熱性フェライト鋼クリープ破断の陽電子消滅法による新しい非破壊検査法の開発

正电子湮灭法耐热铁素体钢蠕变断裂无损检测新方法的开发

基本信息

批准号：
11750565
负责人：
永井康介
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Tohoku 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：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至 2000
项目状态：
已结题

项目摘要

陽電子消滅法、特に陽電子消滅同時計数ドップラー広がり法と陽電子寿命法を組み合わせて用いることにより、耐熱性フェライト鋼の非破壊検査法の開発を目指し、かつそのメカニズムに迫ることが本研究の目的である。今年度は、改良9Cr1Mo鋼について、前年度に行った同時計数ドップラー広がり測定に加えて、陽電子寿命測定も行った。その結果、650℃のクリープ試料中の陽電子寿命は、バルクFeにおける陽電子寿命よりも長く、陽電子の格子欠陥への捕獲が観測された。また、格子欠陥に対応する寿命成分の寿命値は、200ps程度以下であった。これは、650℃のクリープによっては3個程度以上の空孔クラスターは生成されないことを示している。また、クリープの進行に応じて陽電子平均寿命は若干短くなったが、同時計数ドップラー広がりスペクトルに比べて大きな変化は見られなかった。このことは、同時計数ドップラー広がり法の敏感性を示している。熱時効とクリープの比較も行った。同時計数ドップラー広がりスペクトルのS-Wパラメータ相関を調べた結果、熱時効では700℃の高温まで変化がなかったのに対して、クリープでは650℃で大きく変化し(S-低下、W-増加)、S-W曲線は、ほぼ1つの直線になった。このことは、クリープによる転位密度の変化(密度の減少)に良く対応していると思われる。クリープ温度依存性についても調べた。その結果、650℃では欠陥密度が低下して破断するのに対して、500℃では逆に増加して破断することがわかった。また、欠陥密度は、破断面からの距離に関して強く依存し、破断面近傍で欠陥密度が急激に増加することも明らかになった。これは、材料のどの部分が破断するのかを予測する上で、陽電子消滅法は非常に有効であることを示唆している。以上のように、陽電子消滅法は耐熱性フェライト鋼の非破壊検査法として有望であることが確認された。

本研究的目的是开发一种利用正电子湮灭法，特别是正电子湮没符合多普勒扩散法与正电子寿命法相结合的耐热铁素体钢的无损检测方法，并对其机理进行研究。今年，除了前一年进行的重合多普勒扩散测量外，我们还对改进的9Cr1Mo钢进行了正电子寿命测量。结果，650℃蠕变样品中的正电子寿命比块体Fe中的正电子寿命长，并且观察到晶格缺陷中的正电子捕获。另外，与晶格缺陷对应的寿命成分的寿命值为约200ps以下。这表示在650℃下蠕变不会产生约3个以上的空位簇。此外，尽管平均正电子寿命随着蠕变的进行而稍微缩短，但与符合多普勒展宽频谱相比，没有观察到重大变化。这显示了符合多普勒扩展方法的灵敏度。还对热老化和蠕变进行了比较。通过研究符合多普勒展宽谱的S-W参数相关性，发现热老化直至700℃高温都没有变化，但在650℃时蠕变发生了较大变化（S-减少，W-增加），而S-W曲线几乎变成了一条直线。这似乎与蠕变导致的位错密度变化（密度减少）很好地对应。还研究了蠕变温度依赖性。结果发现，在650℃时，缺陷密度降低并发生破裂，而在500℃时，缺陷密度增加并发生破裂。还表明，缺陷密度强烈依赖于距断裂表面的距离，并且缺陷密度在断裂表面附近迅速增加。这表明正电子湮灭方法对于预测材料的哪一部分将破裂非常有效。如上所述，可以确认正电子湮没法作为耐热铁素体钢的非破坏检查方法是有希望的。