ステンレス鋼のイオン照射後変形挙動解析による照射誘起応力腐食割れ機構解明の新展開

通过分析不锈钢离子辐照后的变形行为阐明辐照应力腐蚀开裂机理的新进展

基本信息

批准号：
09J04403
负责人：
丹野敬嗣
金额：
$ 0.9万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2010
项目状态：
已结题

项目摘要

ステンレス鋼の不均一変形挙動と局所的なひずみの集中が照射誘起応力腐食割れ(IASCC)につながるき裂発生に及ぼす影響を調べるために、水素イオン照射したオーステナイトステンレス鋼の疲労試験を行った。また、粒界に集積する可能性のあるヘリウム(He)の影響についても調べた。照射損傷導入による不均一変形の発現により、微小き裂発生に要する疲労負荷繰返し数の減少が生じることが明らかとなった。また、き裂発生箇所とEBSD解析の比較により、4種類のサイトで微小き裂が発生することが明らかとなり、特にすべり線上では、照射によって発生割合が大幅に増加した。微小き裂発生要因として表面形状と塑性ひずみに着目した結果、照射材では表面形状が微小き裂発生の主要因となると考えられる。微小き裂発生までの表面形状の発達過程を調べた結果、入込みや突出しが形成され、その段差は飽和する傾向を示し、照射材ではより少ない繰返し数で段差が飽和することが分かった。照射材は繰返し荷重によるすべり変形が一部の転位チャンネルに集中し、すべり線の入込みや突出しの発達が促進され、その段差がある一定値に飽和した状態で疲労損傷が蓄積されることで微小き裂が発生すると考えられる。He非注入材は延性破壊であったのに対し、He注入材は濃度や焼鈍の有無によらず粒界破壊であった。注入後に焼鈍を行ったものにはHeバブルが粒内および粒界に観察された。引張試験において、降伏後に連続的なHe放出が検出され、最終的な破断の際に急峻なHe放出ピークが検出された。放出されたHeの総量は焼鈍の時間よりも、He注入量に強く依存していた。Heの影響により、粒界で選択に破壊が起こっていることから、不均一変形とHeの影響は、き裂発生において相乗効果となると考えられる。両者の影響を評価することでIASCC発生におけるそれぞれの影響を定性的ではあるが明らかにすることができた。

为了研究不均匀变形行为和局部应变集中对不锈钢辐照应力腐蚀开裂(IASCC)裂纹萌生的影响，对奥氏体不锈钢进行氢离子辐照疲劳试验。我们还研究了氦 (He) 的影响，氦可能会积聚在晶界处。已经清楚的是，由于辐射损伤的引入导致不均匀变形的发生，发生微裂纹所需的疲劳载荷循环次数减少。此外，裂纹萌生位置的比较和EBSD分析表明，微裂纹发生在四种位置，特别是在滑移线上，由于辐照，微裂纹的发生率显着增加。由于关注表面形状和塑性应变作为微裂纹的影响因素，因此认为表面形状是辐照材料中微裂纹的主要因素。研究了直到微裂纹产生为止的表面形状的发展过程，结果发现，形成了侵入物和突起，并且台阶趋于饱和，并且在照射材料中，台阶随着较小的尺寸而变得饱和。重复次数。在辐照材料中，由于重复加载而产生的滑移变形集中在一些位错通道上，促进滑移线侵入和突出的发展，并且当水平差饱和到一定值时，疲劳损伤累积，引起微观损伤。就会出现裂纹。未注入氦气的材料显示出延性断裂，而注入氦气的材料则显示出晶间断裂，无论浓度或是否存在退火。在注射后退火的样品中，在晶粒内和晶界处观察到氦气泡。在拉伸试验中，屈服后检测到连续的He释放，并且在最终断裂时检测到陡峭的He释放峰。 He 释放总量更强烈地依赖于 He 注入量而不是退火时间。由于He的影响，断裂选择性地发生在晶界处，因此认为不均匀变形和He的影响对裂纹萌生具有协同作用。通过评估两者的影响，我们能够定性地阐明各自对 IASCC 发生的影响。