Neutron diffraction monitoring of ductile cast iron under cyclic tension-compression

Harjo, S.; 窪田 哲*; Gong, W.*; 川崎 卓郎; Gao, S.*

Acta Materialia, 196, p.584 - 594, 2020/09

https://doi.org/10.1016/j.actamat.2020.07.016

To understand work hardening behavior during low-cycle loading, ductile cast iron containing spheroidal graphite, pearlite, and ferrite matrix was investigated in an in situ neutron diffraction study of up to four cycles of tensile-compressive loading with applied strains of 0.01. The amplitudes of applied stress, Bauschinger stress, and Bauschinger strain were found to increase with increasing cycle number, indicating work hardening as cyclic loading progressed. Absolute values of ferrite lattice strain at maximum and minimum applied strains increased with increasing cycle number, indicating an increase in ferrite strength. Consequently, the stress contribution to the strength from ferrite increased as cyclic loading progressed. The increase in ferrite strength, caused by dislocation accumulation in ferrite during cyclic loading, played an important role in the work hardening of the ductile cast iron.

Low cycle fatigue strength of diffusion bonded joints of Alumina dispersion strengthened copper to stainless steel

西 宏; 荒木 俊光*

Journal of Nuclear Materials, 283-287(Part.2), p.1234 - 1237, 2000/12

https://doi.org/10.1016/S0022-3115(00)00176-8

ITERの第一壁等に用いられる予定のアルミナ分散強化銅(DS Cu)とステンレス鋼の接合継手は熱応力や電磁力を受けるため、疲労強度の評価が重要である。そこで両材の直接拡散接合継手と金インサート拡散接合継手について低サイクル疲労試験を行い、次の結論を得た。(1)直接拡散接合継手では試験片は低ひずみ範囲で接合界面より破断し、疲労強度はDS Cuより低下する。これは界面にできた再結晶層や金属間化合物が原因である。(2)金インサート継手では界面破断はなくなり、直接接合継手に比べ疲労強度は大きく増加し、DS Cu母材の疲労強度が得られた。(3)ステンレス鋼とDS Cuの変形抵抗の大小関係はひずみ範囲により異なるため、疲労試験片のひずみ分布もひずみ範囲により異なる。このため試験片の破断箇所はひずみ分布に依存し、ひずみ範囲により異なる。

Influence of brazing conditions on the strength of brazed joints of alumina dispersion-strengthened copper to 316 stainless steel

西 宏; 菊地 賢司

Journal of Nuclear Materials, 258-263, p.281 - 288, 1998/00

https://doi.org/10.1016/S0022-3115(98)00230-X

ITERの第一壁部に用いられる予定のアルミナ分散強化銅と316ステンレス鋼の接合について、ろう付接合を用いた時の強度を明らかにするため、銀ろうと組成の異なる3種類の金ろうを用い、接合面間隔と接合時間を変えて接合し、それらの継手について引張り、シャルピー衝撃、低サイクル疲労試験を行い、継手強度を明らかにした。その結果、接合強度に及ぼす接合面間隔、接合時間の影響は小さく、ろう材の種類の影響が大きかった。最も高い継手強度が得られたろう材は融点の低い金ろうで、引張強度は分散強化銅母材の強度が得られた。しかしシャルピー衝撃、低サイクル疲労強度は母材より低く、特に衝撃強度は母材の10%しかなかった。この原因は分散強化銅が接合中に溶融・凝固するため、分散していたアルミナが凝集するため、分散強化銅の強度が低下するためであることを明らかにした。

アルミナ分散強化銅と316ステンレス鋼拡散接合継手の低サイクル疲労強度

西 宏; 荒木 俊光*

JAERI-Research 94-035, 12 Pages, 1994/11

JAERI-Research-94-035.pdf:0.93MB

アルミナ分散強化銅、316ステンレス鋼および両材の拡散接合材の低サイクル疲労試験を室温で行った。また疲労中の接合材の塑性ひずみ分布を測定した。さらに接合界面近傍の組織と疲労後の破面を透過形、走査型電子顕微鏡で観察した。接合材の低サイクル疲労寿命はアルミナ分散強化銅に比べ低下した。接合材の疲労破断箇所は、低ひずみ範囲では接合界面近傍のアルミナ分散強化銅部であった。組織観察の結果、この部分には金属間化合物や再結晶等の欠陥が存在し、これらから破壊したと考えられる。一方高ひずみ範囲では、界面より6~7mm離れたアルミナ分散強化銅部で破壊した。塑性ひずみ分布を測定した結果、この部分の塑性ひずみは大きく、界面部の変形が316ステンレス鋼より拘束されるためと考えられる。

Creep-fatigue damage evaluation of a nickel-base heat-resistant alloy hastelloy XR in simulated HTGR helium gas environment

辻 宏和; 中島 甫

Journal of Nuclear Materials, 208, p.293 - 299, 1994/00

https://doi.org/10.1016/0022-3115(94)90338-7

高温工学試験研究炉の高温構造用部材として開発したハステロイXRを供試材料として、一連の軸ひずみ制御高温低サイクル疲労試験を700~950C域の高温ガス炉1次冷却材模擬ヘリウムガス中で行い、この合金のクリープ・疲労特性を調べた。ひずみ波形は、三角波及び引張り側最大ひずみ時に保持を伴う台形波とした。ひずみ保持中のクリープ損傷を累積損傷和則と延性消耗則で評価した。引張り側に、わずか6秒のひずみ保持を与えた場合でさえ疲労寿命の低下が生じた。また、高温ほどひずみ保持導入に伴う疲労寿命低下の飽和が短時間側に移行した。累積損傷和則によるクリープ損傷評価は過度に安全側の寿命予測を与えるのに対して、延性消耗則によるクリープ損傷評価は寿命予測精度が優れていた。

Creep-fatigue interaction property of a nickel-base heat-resistant alloy hastelloy XR in simulated HTGR helium gas environment

辻 宏和; 中島 甫

JAERI-M 93-187, 20 Pages, 1993/10

JAERI-M-93-187.pdf:0.54MB

高温工学試験研究炉の高温構造用部材として開発したハステロイXRを供試材料として、一連の軸ひずみ制御高温低サイクル疲労試験を700~950C域の高温ガス炉1次冷却材模擬ヘリウムガス中で行い、この合金のクリープ・疲労特性を調べた。ひずみ波形は、三角波及び引張り側最大ひずみ時に保持を伴う台形波とした。ひずみ保持中のクリープ損傷を累積損傷和則と延性消耗則で評価した。引張り側に、わずか6秒のひずみ保持を与えた場合でさえ疲労寿命の低下が生じた。また、高温ほどひずみ保持導入に伴う疲労寿命低下の飽和が短時間側に移行した。累積損傷和則によるクリープ損傷評価は過度に安全側の寿命予測を与えるのに対して、延性消耗則によるクリープ損傷評価は寿命予測精度が優れていた。

The Effects of strain rate and number of cycles on creep damage during relaxation periods in LCF tests

菊地 賢司; 加治 芳行

Transactions of the 11th Int. Conf. on Structural Mechanics in Reactor Technology,Vol. L, p.295 - 300, 1991/08

ひずみ速度を変えて、ハステロイXR低サイクル疲労試験におけるリラクセーション挙動を調べた。その結果、繰り返しリラクセーション挙動は定常クリープより計算される値より大きな変形速度を示すとともに、繰り返しに伴い変形速度が加速されることがわかった。したがって、リラクセーション中の適正なクリープ損傷評価のためには、リラクセーション挙動より得られる応力とひずみ速度の関係を用いることが推奨される。

Relaxation behaviour of Hastelloy XR in LCF tests

菊地 賢司; 加治 芳行

Engineering Fracture Mechanics, 40(4-5), p.749 - 755, 1991/00

https://doi.org/10.1016/0013-7944(91)90233-Q

ハステロイXR耐熱材料のひずみ保持低サイクル疲労試験における応力緩和挙動に及ぼす繰り返しの影響を調べた。ひずみ保持後、応力緩和速度は急速に減少するのではなく、その前に遷移領域が存在し、徐々に移行していくことが確かめられた。この領域は非弾性及び弾性ひずみが時間依存のクリープひずみに変化していく過程として理解される。得られたクリープひずみの累積値より、寿命を評価した結果を示している。

Effect of aging on tensile and fatigue properties of nickel-base high-temperature alloy

辻 宏和; 中島 甫

Journal of Nuclear Materials, 158, p.267 - 278, 1988/00

https://doi.org/10.1016/0022-3115(88)90177-8

高温ガス炉の高温構造用部材として研究対象となっているNi基耐熱合金ハステロイXR-IIを供試材料として、溶体化処理材及び時効材(900C、1000h)の引張及び疲労試験を室温から900Cまでの幅広い温度域で行い、引張及び疲労特性に及ぼす時効の影響について検討した。

焼結モリブデンの低サイクル疲労強度に及ぼす炭化チタン被覆の影響

西 宏; 奥 達雄; 古平 恒夫

日本原子力学会誌, 29(10), p.929 - 938, 1987/10

https://doi.org/10.3327/jaesj.29.929

粉末冶金モリブデンの低サイクル疲労強度に及ぼす炭化チタン被覆の影響を調べるため、炭化チタン被膜モリブデンと無被覆モリブデン材の低サイクル疲労試験を高温、高真空中で実施し、SEMによる破面、き裂の観測からその低サイクル疲労挙動を検討した。無被覆モリブデンの低サイクル疲労破壊は室温では最大引張り応力方向に脆性的に破壊するが、高温では最大せん断応力方向に延性破壊する。TiC被覆をすると773kでは疲労寿命は低下する。これはTiC被覆層にき裂が発生し、切欠き効果によりモリブデンに伝播していくためである。しかし1073kではTiC被覆層がモリブデン母材のすべり変形を拘束するため、TiC被覆をすると低サイクル疲労寿命が増加する。