報告書番号

283047

タイトル（和文）

ニッケル基超合金Ｍａｒ－Ｍ２４７の高温疲労亀裂伝播特性

タイトル（英文）

THE CHARACTERISTICS OF HIGH-TEMPERATURE FATIGUE CRACK PROPAGATION IN NI-BASE SUPERALLOY MAR-M247

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

複合発電におけるガスタービンの高効率化には動・静翼等ガスタービン要素に用いられる高強度超合金の開発が必要となる。Ｎｉ基鋳造超合金Ｍａｒ－Ｍ２４７は，その優れた高温強度性から，１５００℃級ガスタービンの動・静翼への適用が期待されている。この適用にあたっては，クリープ強度に加え高温疲労強度に対する考慮も必要である。本報告では，普通鋳造合金とともに一方向凝固合金の切欠き材を用いて，９００℃における高温疲労亀裂伝播性に検討を加えた。その結果，疲労亀裂伝播性は基本的に２つのタイプすなわち非時間依存型と分別されることがわかった。なお，一方向凝固と普通鋳造の間にほとんど亀裂伝播特性の差違はなかった。また，非時間依存型の亀裂伝播速度は弾性応力拡大係数と良好な相関関係があり，これらに対し時間依存型亀裂伝播の支配力学パラメータはクリープＪ積分であることも知られた。

概要 （英文）

AN INCREASE IN THE EFFICIENCY OF A GAS TURBINE IN COMBINED-CYCLE POWER GENERATION SYSTEM REQUIRES THE DEVELOPMENT OF HIGH STRENGTH SUPERALLOYS FOR A GAS TURBINE COMPONENT SUCH AS A BLADEAND A VANE. A NI-BASE CAST SUPER-ALLOY MAR-M247 IS EXPECTED TO BE APPLIED TO A BLADE AND/OR A VANE IN A 1500 DEGREE(C)-CLASS GAS TURBINE BECAUSE OF ITS EXCELLENT STRENGTH AT HIGH TEMPERATURES. FOR THE APPLICATION, IT IS NECESSATY TO TAKE ACCOUNT OF HIGH-TEMPERATURE FATIGUE STRENGTH IN ADDITION TO CREEP STRENGTH. THE HIGH-TEMPERATURE FATIGUE LIFE PROPERTIES OF THIS ALLOY HAVE BEEN PREVIOUSLY REPORTED. IN THIS STUDY, USING A NOTCHED SPECIMEN OF A DIRECTIONALLY SOLIDIFIED ALLOY AS WELL AS A CONVENTIONALLY CAST ALLOY, THE CHARACTERISTICS OF HIGH-TEMPERATURE FATIGUECRACK PROPAGATION WERE INVESTIGATED AT 900 DEGREE(C).AS A RESULT,THE CHARACTERISTICS OF FATIGUE CRACK PROPAGATION WERE FOUND TO BE BASICALLY CLASSIFIED INTO TWO TYPES,I.E., TIME-INDEPENDENT AND TIME-DEPENDENT TYPES. HOWEVER,THERE WAS FEW DIFFERENCES IN THE CHARACTERISTICS BETWEEN THE DIRECTIONAL SOLIDIFICATION AND THE CONVENTIONAL CAST. IT WAS ALSO FOUND THAT THE CRACK PROPAGATION RATE IN THE TIME-INDEPENDENT TYPE WAS CORRELATED WELL WITH THE ELASTIC STRESS INTENSITY,WHILE A MECHANICAL PARAMETER CONTROLLING THE TIME-DEPENDENT CRACK PROPAGATION WAS THE CREEP J-INTEGRAL.

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