Cr-Mo-V 鋼のクリープ中の非線形音響特性の変化

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  • Evolution of Nonlinear Acoustic Characterizations during Creep in Cr-Mo-V steel
  • Cr-Mo-Vコウ ノ クリープ チュウ ノ ヒセンケイ オンキョウ トクセイ ノ ヘンカ

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抄録

110009886470

本研究では，Cr-Mo-V鋼のクリープ中の電磁超音波共鳴法による2つの非線形音響特性の変化を調べた。その2つの特性は高調波の発生と共鳴周波数の移動である。電磁超音波共鳴法は，非接触で超音波を送受信できる電磁超音波探触子（EMAT）と共鳴法を組み合わせた方法である。ここで用いたEMATは円筒の円周方向にSH波を送受信できる軸対称SH波EMATである。このEMATは，ここでの2つの非線形超音波を円筒試料に容易に発生できる触子である。高調波の発生の計測方法は，共鳴周波数の1/2または1/3の周波数でEMATを加振し，その2倍，および3倍の2次，3次の高調波のみを含む定在波を励起し，その振幅をEMATで計測する方法である。共鳴周波数の移動の計測方法は，加振力の変化に伴う試料の共鳴周波数の移動を計測する方法であり，加振力の増加につれて，弾性非線形性により引き起こされる共鳴周波数の移動を測定する。これら2つの非線形音響量は，それぞれ，クリープ寿命の30％で最大値を，50％で最小値を示した。この現象は，SEMやTEMによる組織観察から転位の可動性や転位組織の再構築に支配されることが分かった。非線形超音波法は，クリープ損傷評価および余寿命予測を高精度に行える可能性を示した。

We studied the evolutions of two nonlinear acoustic characterizations with electromagnetic acoustic resonance (EMAR) during creep in Cr-Mo-V steels. One was higher harmonic generation and other resonant frequency shift. EMAR was a combination of the resonant acoustic technique with a non-contact electromagnetic acoustic transducer (EMAT). We used axial-shear-wave EMAT, which transmits and receives SH wave propagating in the circumferential direction of a cylindrical specimen. The EMAT had a capability for easily detecting two nonlinear acoustic characterizations for cylindrical one. To measure higher harmonics,excitation of the EMAT at half or one third of the resonant frequency caused the standing wave to contain only the second or third-harmonic component, which was received by the same EMAT to determine the second or third-harmonic amplitudes. In measurement of resonant frequency shift, as the excitation level increases, resonance frequency was shifted and the shift manifested the elastic nonlinearity. Measured two nonlinear acoustic characterizations showed the peaks at 30 % and the minimum at 50 % of the total life, respectively. We interpreted these phenomena in terms of dislocation mobility and restructuring, with support from the SEM and TEM observation. This noncontact resonance-EMAT measurement can monitor the evolution of the surface-shear-wave nonlinearity throughout the creep life and has a potential to assess the damage evolution and to predict the creep life of metals.

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