高温水中におけるアルミニウム合金の変動応力腐食割れ

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  • Cyclic Stress Corrosion Cracking of Aluminum Alloy in High Temperature Water
  • コウオンスイチュウ ニ オケル アルミニウム ゴウキン ノ ヘンドウ オウリョ

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抄録

type:Article

In order to discuss the effect of interaction between corrosion fatigue and stress corrosion of fracture strength of the metal, the experiments on zero to tension low-cycle fatigue with trapezoidal stress waves were conducted with round bar specimens of the aluminum alloy 7075-T6 in the water at the high temperature 120℃ and the high pressure 20kg/cm^2 The results obtained were summarized as follows: (1) It was found that the number of cycles to rupture was decreased by the increase of stress hold time and that, when stress hold time during a stress cycle was short, the rupture time remarkably decreased as compared with that of corrosion fatigue. These results were affected by the water temperature. (2) Number of cycles to rupture and rupture time of the specimen tested in high temperature water remarkably depended on cyclic frequency as compared with those tested in air. (3) It was suggested that the effect of the interaction between stress cycling and hold time on crack initiation and fracture life could explain from a consideration of facility to formation of corrsion product film during stress holding and to plastic deformation of metal during stress cycling.

各種機械，構造物および圧力容器などの安全性確保のための設計および破壊防止技術向上のためには，腐食性環境下における材料の強度および破壊に関する問題点の解明の必要性が指摘されている。金属材料の常温・常圧下における応力腐食割れ（SCCと略記）および腐食疲労（CFと略記）に関する個々の問題については，これまでに多くの研究者によって一定明らかにされてきている。しかし，高温・高圧水中におけるそれらについては，実験装置の複雑さとも関わって現在のところ十分な研究が行なわれていないようである。また，実働条件下における機械・構造物において，負荷きれる応力が通常著しく低速であることが多くこれらの条件にあってはCFのみならずSCCの被害が重畳して現われると考えられる。したがって，これら両者の関係を明らかにすることは重要であると考えられるが，両者間の相互作用（変動応力下の応力腐食割れ）に関する研究は常温・高温を間わず必ずしも十分に行なわれているとは言えない。腐食性環境下における金属材料の破壊は，機械的（力学的）要因と電気化学的要因の両者間の関わりによって決定される。金属表面に生ずる電気化学的現象は機械的要因との重畳により相乗的効果を生じ，金属の強度と破壊に対して重要な影響を及ぼす。金属材料の疲労破壊寿命に及ぼす負荷応力波形および負荷速度の影響は常温，高温を問わず腐食性環境下で特に顕著に生ずるものであり，局所的な塑性挙動と腐食との関わりで検討することの必要性が指摘されている。本研究では，金属材料の変動応力下の応力腐食害割れに関する一連の研究の一環として，高温水中で応力保持を伴なう低サイクル疲労実験を精度良く行ない得る実験装置を試作し，高力アルミニウム合金を用いて破壊寿命に及ぼす応力変動と応力保持時間の影響について実験的考察を試みた。

identifier:富山大学工学部紀要，31

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