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論文

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

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Materials Science, Multidisciplinary)

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 $$pm$$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.

論文

Fatigue properties of F82H irradiated at 523 K to 3.8 dpa

三輪 幸夫; 實川 資朗; 米川 実

Journal of Nuclear Materials, 329-333(Part2), p.1098 - 1102, 2004/08

 被引用回数:11 パーセンタイル:37.97(Materials Science, Multidisciplinary)

低放射化フェライト鋼であるF82H鋼の照射後疲労特性を調べ、予備的な試験結果を示した。F82H鋼は523Kで3.8dpaまで中性子照射した後、真空中にて室温から573Kの温度条件でひずみ制御型引張圧縮疲労試験を行った。全ひずみ範囲は0.4$$sim$$1.0%であり、歪み速度は0.1%/sとした。室温にて全ひずみ範囲0.4%の条件で疲労試験を行った場合に、照射材では約1/7の大きな疲労寿命の低下が観察された。破面観察の結果から、この疲労寿命の低下は破壊形態がチャンネル破壊に変化したことに起因すると考えられた。試験温度の疲労寿命に及ぼす影響について議論した。

論文

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

 被引用回数:14 パーセンタイル:30.96(Materials Science, Multidisciplinary)

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。

論文

Low cycle fatigue lifetime of HIP bonded Bi-metallic first wall structures of fusion reactors

秦野 歳久; 佐藤 聡; 橋本 俊行*; 喜多村 和憲*; 古谷 一幸; 黒田 敏公*; 榎枝 幹男; 高津 英幸

Journal of Nuclear Science and Technology, 35(10), p.705 - 711, 1998/10

 被引用回数:1 パーセンタイル:84.18(Nuclear Science & Technology)

核融合炉における遮蔽ブランケットの第一壁は、アルミナ分散強化銅の熱シンク層とステンレス鋼の冷却管を拡散接合の一種であるHIP接合により一体化する複合構造を有する。このような異材接合複合構造体の疲労寿命を評価するため、第一壁部分モデルをHIPにより製作し、低サイクル疲労試験を行った。全ての試験片において初期き裂はステンレスの冷却管内部に発生し、これは解析において得られた最大歪みの発生位置と一致した。試験及び解析結果の比較より第一壁HIP構造体の疲労寿命はステンレス母材の疲労データよりも長寿命側であることが明らかとなった。また、第一壁構造体のHIP接合部の疲労寿命も材料試験で得られた疲労データよりも長寿命側であった。このことは、材料試験で得られる設計疲労曲線に基づいた第一壁疲労寿命が十分な安全率を有することを示唆しているものと考えられる。

論文

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

 被引用回数:20 パーセンタイル:17.02

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。

論文

アルミナ分散強化銅と316ステンレス鋼の拡散接合継手の低サイクル疲労強度

西 宏; 荒木 俊光*

日本機械学会論文集,A, 61(584), p.711 - 716, 1995/04

アルミナ分散強化銅と316ステンレス鋼の拡散接合を行い、さらにそれらの低サイクル疲労試験をし、疲労特性を明らかにした。(1)接合材の分散強化銅の界面近傍には金属間化合物が生成し、分散強化銅は再結晶する。(2)低サイクル疲労寿命は316ステンレス鋼が最も長く、接合材が短かった。接合材と分散強化銅を比較すると、接合材の寿命が短く、その寿命差は低ひずみ範囲になるほど大きくなった。(3)316ステンレス鋼は分散強化銅より加工硬化が大きかった。(4)接合材の疲労破断箇所は高ひずみ範囲では、接合面より6~7mm離れた分散強化銅部で、これは316ステンレス鋼から変形が拘束され、塑性ひずみが大きくなったためと考えられる。低ひずみ範囲では界面近傍の分散強化銅部より破壊し、破面はディンプル破面で金属間化合物が見られた。

報告書

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。

報告書

HTTR原子炉圧力容器用21/4Cr-1Mo鋼の高温低サイクル疲労特性

西 宏

JAERI-Research 94-031, 14 Pages, 1994/11

JAERI-Research-94-031.pdf:0.92MB

21/4Cr-1Mo鋼の高温低サイクル疲労試験をひずみ波形の影響を明らかにするため、真空中723Kで行った。ひずみ波形は高速-高速の対称三角波(F-F波)および低速-高速の非対称三角波(S-F波)で、高速波のひずみ速度は0.1%/s、低速波は0.001%/sを用いた。さらに走査型および透過型電子顕微鏡により疲労波面と組織変化を観察した。S-F波の低サイクル疲労寿命はF-F波に比べ低下する。SEM観察の結果、F-F波の疲労波面は粒内破壊で、ストライエーション状の模様が見られた。しかしS-F波ではMnS介在物を起点としたディンプルが観察された。S-F波ではこのディンプル形成によりき裂進展が加速されたと考えられる。疲労中の材料は軟化し、応力振幅は繰返しとともに低下した。TEM観察の結果、疲労により転位のセルサイズと炭化物の析出は増加し、これが疲労軟化の原因である。

論文

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

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Materials Science, Multidisciplinary)

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700~950$$^{circ}$$C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。

論文

アルミナ分散強化銅の拡散接合継手の強度試験

西 宏; 荒木 俊光*

日本原子力学会誌, 36(12), p.1134 - 1136, 1994/00

 被引用回数:1 パーセンタイル:71.57(Nuclear Science & Technology)

アルミナ分散強化銅同士の拡散接合を種々の接合条件で行い、それら接合材について光学および走査型電子顕微鏡で接合界面を観察し、引張・シャルピー試験を行い、それの接合性を検討した。さらに接合性の優れている接合材を用いて、低サイクル疲労試験を行い、接合材の低サイクル疲労強度も検討した。結果は以下のとおりである。アルミナ分散強化銅同士の拡散接合性は良好であるが、接合界面に未接合によるボイドが観察された。このボイドは接合温度の上昇とともに減少した。接合材の引張強度はボイドが存在するにもかかわらず、母材の強度がほぼ得られた。しかし破断伸び、シャルピー吸収エネルギー、低サイクル疲労寿命は母材に比べ低下し、これは界面部のボイドが起因していると考えられる。

報告書

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700~950$$^{circ}$$C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。

論文

The Effect of hold time on low cycle fatigue behavior of 21/4Cr-1Mo steel

S.Chi*; 鈴木 雅秀; 西 宏; 衛藤 基邦; I.Kim*

ISIJ International, 32(4), p.545 - 552, 1992/04

 被引用回数:3 パーセンタイル:57.44(Metallurgy & Metallurgical Engineering)

21/4Cr-1Mo鋼の焼ならし焼もどし材(NT材)の低サイクル疲労挙動に及ぼす保持時間効果を明らかにする目的で、900s、1800s、3600sの3段階の引張保持を含む低サイクル疲労試験を723Kで実施した。保持時間が増すにつれて、繰返し破断寿命(Nf)が低下し、同時に、応力幅($$Delta$$$$sigma$$)の低下と塑性ひずみ範囲($$Delta$$$$varepsilon$$$$_{p}$$)の増加が観察された。OM,SEM,TEMによる破面、組織の観察結果と併せ解析した結果、引張保持による寿命低下は、クリープ効果ではなく、くり返しひずみによる破損レベルの差として説明できることが分った。

論文

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。

報告書

材料特性データ集 Mod.9Cr-1Mo鋼(SR)の大気中およびナトリウム中疲労特性 No.F01

小峰 龍司; 平川 康; 古川 智弘; 川島 成一*; 小林 秀明*; 高森 裕二*; 石上 勝男*

PNC-TN9450 91-004, 71 Pages, 1991/07

PNC-TN9450-91-004.pdf:1.82MB

本報告書は、高温構造材料設計 材料強度基準および高温強度特性評価の高強度化に供することを目的に、FBR大型炉用蒸気発生器材料として適用が予定されているMOD,9CR-1MO網について、材料開発室の研究開発計画に基づいた試験で収得した大気中およびナトリウム中低サイクル疲労特性データをまとめたものである。今回報告する試験内容は、1材料:MOD,9CR-1MO網 応力除去焼鈍処理(SR)材1伝熱管相当板F2ヒート(SR)1t$$times$$1000MM$$times$$1000MM、2鍛網品F4ヒート(SR)250t$$times$$1000MM$$times$$1000MM、3板F6ヒート(SR)25t$$times$$1000MM$$times$$100MM$$times$$1000MM、2試験環境:大気中およびナトリウム中3試験温度:450、500、550、600、650$$^{circ}C$$、4ひずみ速度:0.1%/SEC、5ひずみ範囲:0.38%$$sim$$1.86%、6データ点数:83点、なお、材料特性データは、「FBR構造材料データ処理システムSMAT」のデータ様式に従い作成したものである。

論文

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

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Mechanics)

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。

報告書

高温ガス炉用Ni基耐熱合金の時間依存型高温低サイクル疲労挙動

辻 宏和; 近藤 達男

JAERI-M 88-099, 24 Pages, 1988/06

JAERI-M-88-099.pdf:0.93MB

ハステロイX及びXRの時間依存因子を考慮した高温低サイクル疲労挙動を調べるための一連の実験をHTGRの炉内環境を近似した不純ヘリウム中で行った。対称三角波の試験では、歪速度の低下に伴い、疲労寿命は著しく低下した。台形波の試験では、引張側にのみ歪保持を与えた場合の寿命低下が最も顕著であった。き裂の形態から、圧縮側歪保持は、内部粒界き裂やキャビティの発生、成長を抑制する効果及びき裂の枝分かれ傾向をもたらす効果のあることが示唆された。繰返し速度修正疲労寿命法及び破断延性値を用いた寿命予測法は、対称三角波のデータと引張側保持のデータをほぼ満足に処理することができたが、圧縮側保持の入ってくる場合をも含めた統一的整理はできなかった。

論文

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

 被引用回数:2 パーセンタイル:67.73(Materials Science, Multidisciplinary)

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(900$$^{circ}$$C、1000h)の引張及び疲労試験を室温から900$$^{circ}$$C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。

報告書

Ni基耐熱合金の引張及び疲労特性に及ぼす時効と試験温度の影響

辻 宏和; 鈴木 富男; 中島 甫

JAERI-M 87-176, 32 Pages, 1987/10

JAERI-M-87-176.pdf:1.78MB

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、液体化処理材及び時効材(900$$^{circ}$$C,1000h)の引張及び疲労試験を室温から900$$^{circ}$$C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と試験温度の影響について検討した。

論文

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

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)

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。

報告書

ハステロイX及びハステロイXRの高温低サイクル疲労挙動に及ぼすひずみ速度の影響

辻 宏和; 近藤 達男

JAERI-M 87-152, 39 Pages, 1987/09

JAERI-M-87-152.pdf:3.17MB

高温ガス炉の炉内環境を近似した不純ヘリウムを試験雰囲気とし、ハステロイX及びXRの900$$^{circ}$$Cにおける低サイクル疲労挙動に及ぼすひずみ速度の影響について検討を加え、次のような知見を得た。

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