局所変位を測定可能なクリープ試験法を応用した加速クリープ現象の学理構築

应用可测量局部位移的蠕变试验方法建立加速蠕变现象理论

基本信息

批准号：
22H01759
负责人：
中島英治
金额：
$ 11.65万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

高温かつ外力作用下で生じるクリープは時間に依存した塑性変形である。高温環境で材料を安全・安心に利用するためには、その変形の全容を理解し制御する必要がある。本研究では、クリープによる全変形の大部分を占める加速クリープ領域に着目する。加速クリープでは、試験片の外形変化、損傷の発生、材料組織の変化による影響が重畳しつつ、時間とともに変形が加速する。本研究では、加速要因を分類・重み付けすることで加速クリープの本質を理解し、その学理構築を目指す。本研究では、「局所変形を測定可能なクリープ試験法の確立」と「クリープ変形における加速要因の分類と重み付け」の研究項目に取り組む。局所変形を測定可能なクリープ試験法の確立の研究項目として、2022年度は、デジタル画像相関法とクリープ試験を組み合わせた力学試験装置を設計した。また、高温でも劣化することなく継続的に撮影可能な画像相関計算用ランダム模様の作成・撮影方法を検討した。クリープ変形における加速要因の分類と重み付けの研究項目として、本研究では、純度と結晶粒径を適切に調整したAl-Mg合金、Al-Cu合金およびFe基合金を試験材として用いる。2022年度は、Al-4.5%Mg合金とAl-5%Cu合金を準備し、熱処理等による初期組織状態の変化を、電子顕微鏡により観察した。Fe基合金では、熱処理条件よって、結晶粒径等を変化させた資料を準備して、その微細組織を電子顕微鏡により定量的に評価した。

在高温和外力下发生的蠕变是时间依赖性的塑性变形。为了安全，安全地在高温环境中使用材料，有必要理解和控制整个变形。在这项研究中，我们专注于加速的蠕变区域，该区域占了由蠕变引起的所有变形的大部分。在加速的蠕变中，样品外部形状的变化，损伤发生，材料结构的变化重叠，变形随着时间的推移加速。在这项研究中，我们旨在通过对加速的因素进行分类和加权并建立该理论来了解加速蠕变的本质。这项研究的重点是“建立可以衡量局部变形的蠕变测试方法”和“在蠕变变形中的加速因子的分类和加权”。在2022财年，我们设计了一种机械测试设备，将数字图像相关性和蠕变测试结合在一起，作为建立可以测量局部变形的蠕变测试的研究项目。我们还研究了一种为图像相关计算创建和拍摄随机模式的方法，即使在高温下，也可以连续拍摄而不会恶化。作为针对蠕变变形中加速因子进行分类和加权的研究项目，本研究使用Al-MG合金，Al-Cu合金和Fe基合金，具有适当可调节的纯度和晶粒尺寸作为测试材料。在2022财年，制备了Al-4.5％MG合金和Al-5％Cu合金，并使用电子显微镜观察到由于热处理而引起的初始结构状态的变化。在基于FE的合金中，根据热处理条件制备具有不同晶体粒度等不同晶体尺寸的材料，并通过电子显微镜定量评估细胞结构。