(57)【要約】【課題】析出物の平均体積を正確に求められる析出物評価方法を提供する。【解決手段】実施形態の析出物評価方法は、析出物の平均体積を評価する評価方法に関する。実施形態の析出物評価方法は、測定工程、パラメータ評価工程、および体積評価工程を有する。測定工程では、析出物の面積および周長を平面画像において測定する。パラメータ評価工程では、測定工程において得られた析出物の面積を個数平均した平均面積と、測定工程において得られた析出物の周長を個数平均した平均周長との比（平均面積／平均周長）である評価パラメータを求める。体積評価工程では、パラメータ評価工程において得られた評価パラメータを用いて析出物の平均体積を求める。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
析出物の平均体積を評価する評価方法であって、
前記析出物の面積および周長を平面画像において測定する測定工程と、
前記測定工程において得られた前記析出物の面積を個数平均した平均面積と、前記測定工程において得られた前記析出物の周長を個数平均した平均周長との比（平均面積／平均周長）である評価パラメータを求めるパラメータ評価工程と、
前記パラメータ評価工程において得られた前記評価パラメータを用いて前記析出物の平均体積を求める体積評価工程と、
を有する析出物評価方法。
【請求項２】
前記体積評価工程において、
仮想の析出物の平均体積から前記仮想の析出物の平均面積および平均周長を計算により求めた後、前記仮想の析出物の平均面積と平均周長との比（平均面積／平均周長）である評価パラメータを求めて、前記仮想の析出物の平均体積と前記仮想の析出物の評価パラメータとの関係を求める第１の体積評価工程と、
前記第１の体積評価工程において得られた関係を用いて、前記パラメータ評価工程において得られた前記析出物の評価パラメータから前記析出物の平均体積を求める第２の体積評価工程と、
を有する請求項１記載の析出物評価方法。
【請求項３】
前記仮想の析出物の平均面積および平均周長は、前記仮想の析出物の立体的形状に基づいて幾何学的方法により求める請求項２記載の析出物評価方法。
【請求項４】
前記仮想の析出物の立体的形状を球状とする請求項３記載の析出物評価方法。
【請求項５】
前記仮想の析出物の立体的形状を立方体状とする請求項３記載の析出物評価方法。
【請求項６】
前記析出物は、γ’相析出強化型合金におけるγ’相である請求項１乃至５のいずれか１項記載の析出物評価方法。
【請求項７】
高温に曝された評価対象の損傷を評価する評価方法であって、
請求項１乃至６のいずれか１項記載の析出物評価方法により、前記評価対象における析出物の平均体積を求める準備工程と、
前記準備工程において得られた前記評価対象における析出物の平均体積を用いて、前記評価対象が曝された温度を求める温度評価工程と、
前記評価対象と同様の組成を有する材料を用いて、クリープにおけるラーソン・ミラーパラメータと応力との関係を求める第１の関係評価工程と、
前記第１の関係評価工程において得られた関係を用いて、前記評価対象の設計応力に対応する前記評価対象のラーソン・ミラーパラメータを求める第１のラーソン・ミラーパラメータ評価工程と、
前記第１のラーソン・ミラーパラメータ評価工程において得られた前記評価対象のラーソン・ミラーパラメータと、前記温度評価工程において得られた前記評価対象が曝された温度とを用いて、前記評価対象のクリープ破断時間を求めるクリープ破断時間評価工程と、
を有する損傷評価方法。
【請求項８】
前記クリープ破断時間評価工程の後、
前記評価対象のクリープ破断余寿命として、前記評価対象のクリープ破断時間と前記評価対象が高温に曝された時間との差を求める寿命評価工程を有する請求項７記載の損傷評価方法。
【請求項９】
高温に曝された評価対象の損傷を評価する評価方法であって、
請求項１乃至６のいずれか１項記載の析出物評価方法により、前記評価対象における析出物の平均体積を求める準備工程と、
前記準備工程において得られた前記評価対象における析出物の平均体積を用いて、前記評価対象が曝された温度を求める温度評価工程と、
前記評価対象と同様の組成を有する材料を用いて、ラーソン・ミラーパラメータと、クリープ破断時間を除いた評価特性との関係を求める第２の関係評価工程と、
前記温度評価工程において得られた前記評価対象が曝された温度および前記評価対象が高温に曝された時間から前記評価対象のラーソン・ミラーパラメータを求める第２のラーソン・ミラーパラメータ評価工程と、
前記第２の関係評価工程において求められた関係を用いて、前記第２のラーソン・ミラーパラメータ評価工程において得られた前記評価対象のラーソン・ミラーパラメータから前記評価対象の評価特性を求める特性評価工程と、
を有する損傷評価方法。
【請求項１０】
前記評価特性は、クリープ破断時間を除いたクリープ特性、引張特性、衝撃吸収特性、破壊靭性、硬さ特性、および疲労特性から選ばれる少なくとも一種である請求項９記載の損傷評価方法。
【請求項１１】
前記温度評価工程において、
前記評価対象と同様の組成を有する材料を用いて、熱処理条件と析出物の平均体積との関係を求める第１の温度評価工程と、
前記第１の温度評価工程において求められた関係を用いて、前記準備工程において得られた前記評価対象における析出物の平均体積および前記評価対象が高温に曝された時間から前記評価対象が曝された温度を求める第２の温度評価工程と、
を有する請求項７乃至１０のいずれか１項記載の損傷評価方法。
【請求項１２】
前記評価対象がガスタービン部品である請求項７乃至１１のいずれか１項記載の損傷評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、析出物評価方法および損傷評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高温下で使用される部品において、Ｎｉ基耐熱合金等のγ’相析出強化型合金が使用されている。また、高温下で使用される部品の損傷評価方法として、γ’相析出強化型合金におけるγ’相等の析出物の形態変化を評価する金属組織学的方法が知られている。
【０００３】
金属組織学的方法による損傷評価方法は、例えば、以下のように行われる。
まず、評価対象である高温に曝された部品において、レプリカ膜を用いて組織を転写する。この転写された組織について、走査型電子顕微鏡により２次元画像である平面画像を得る。この平面画像を用いて、画像解析により析出物の平均面積を求める。さらに、この析出物の平均面積から析出物の平均体積を計算により求める。
【０００４】
別途、評価対象と同様の組成を有する材料を用いて、熱処理条件を変更して熱処理を行い、熱処理条件と析出物の平均体積との関係を実験的に求める。この関係を用いて、先に求められた評価対象における析出物の平均体積から評価対象が曝された温度（等価温度）を求める。
【０００５】
また、別途、評価対象と同様の組成を有する材料を用いて、クリープにおけるラーソン・ミラーパラメータと応力との関係を実験的に求める。この関係を用いて、評価対象の設計応力から評価対象のラーソン・ミラーパラメータを求める。
【０００６】
その後、ラーソン・ミラーパラメータ、クリープ温度、およびクリープ破断時間の関係を表す関係式を用いて、先に求められた評価対象のラーソン・ミラーパラメータおよび評価対象が曝された温度から、クリープ破断時間を求める。ここで、クリープ破断時間は、高温に曝されていない新品の材料がクリープ破断するまでの時間である。このようにして求められた評価対象のクリープ破断時間と評価対象が高温に曝された時間との差として、評価対象のクリープ破断余寿命が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平５−２２３８０９号公報
【特許文献２】特開平４−２５７４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
通常、γ’相は、高温に曝されていないときは立方体状であり、高温に曝されると、その体積が増加するとともに、その立体的形状が立方体状から球状へと変化する。また、γ’相は、実際に評価が行われる評価領域ごとに配向が異なり、このような配向の違いにより見た目の形状である平面的形状も異なる。このようなことから、画像解析に用いられる平面画像には様々な形状にγ’相が現れる。特に、γ’相の立体的形状が立方体状である場合、平面画像にはγ’相が様々な形状に現れる。例えば、γ’相の配向や、γ’相のうち表面に現れている部分の大きさにより、平面画像には、三角形、正方形、長方形、六角形等にγ’相が現れる。
【０００９】
このように、γ’相については、その配向や、そのうちの表面に現れている部分の大きさにより、平面画像における形状が異なる。また、平面画像からは、その配向や、そのうちの表面に現れている部分の大きさを正確に特定できない。このため、平面画像においては、γ’相の平均面積からγ’相の平均体積を正確に求められない。
【００１０】
また、平面画像からγ’相の平均周長を求めて、このγ’相の平均周長からγ’相の平均体積を求める方法が知れられている。しかし、同様の理由から、平面画像においては、γ’相の平均周長からγ’相の平均体積を正確に求められない。
【００１１】
また、既に説明したように、γ’相は、高温に曝されることにより、その立体的形状が立方体状から球状へと変化する。このため、γ’相の平均体積を求めるためには、その配向や、そのうちの表面に現れている部分の大きさだけでなく、その形状変化についても考慮する必要がある。
【００１２】
本発明が解決しようとする課題は、析出物の平均体積を正確に求められる析出物評価方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
実施形態の析出物評価方法は、析出物の平均体積を評価する評価方法に関する。実施形態の析出物評価方法は、測定工程、パラメータ評価工程、および体積評価工程を有する。測定工程では、析出物の面積および周長を平面画像において測定する。パラメータ評価工程では、測定工程において得られた析出物の面積を個数平均した平均面積と、測定工程において得られた析出物の周長を個数平均した平均周長との比（平均面積／平均周長）である評価パラメータを求める。体積評価工程では、パラメータ評価工程において得られた評価パラメータを用いて析出物の平均体積を求める。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】高温に曝されていないγ’相の一例を示す顕微鏡写真である。
【図２】高温に曝されたγ’相の一例を示す顕微鏡写真である。
【図３】観察面が｛００１｝面のときのγ’相の平面的形状を示す図である。
【図４】観察面が｛０１１｝面のときのγ’相の平面的形状を示す図である。
【図５】観察面が｛１１１｝面のときのγ’相の平面的形状を示す図である。
【図６】観察面が｛１１１｝面のときのγ’相の他の平面的形状を示す図である。
【図７】仮想のγ’相における平均面積と平均体積との関係を示す図である。
【図８】仮想のγ’相における平均周長と平均体積との関係を示す図である。
【図９】仮想のγ’相における評価パラメータと平均体積との関係を示す図である。
【図１０】クリープにおけるラーソン・ミラーパラメータと応力との関係を示す図である。
【図１１】ラーソン・ミラーパラメータと室温での引張破断伸びとの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１６】
（析出物評価方法）
第１の析出物評価方法は、析出物の平均体積を評価する評価方法に関する。
第１の析出物評価方法は、測定工程、パラメータ評価工程、および体積評価工程を有する。測定工程では、析出物の面積および周長を平面画像において測定する。パラメータ評価工程では、測定工程において得られた析出物の面積を個数平均した平均面積と、測定工程において得られた析出物の周長を個数平均した平均周長との比（平均面積／平均周長）である評価パラメータを求める。体積評価工程では、パラメータ評価工程において得られた評価パラメータを用いて析出物の平均体積を求める。
【００１７】
上記析出物評価方法によれば、析出物の平均面積と平均周長との比（平均面積／平均周長）を利用して析出物の平均体積を求めることにより、析出物の配向等を考慮する必要がなくなり、従来よりも析出物の平均体積を正確に求められる。特に、上記析出物評価方法によれば、析出物の平均面積と平均周長との比（平均面積／平均周長）と、析出物の平均体積との幾何学的な相関を利用することにより、従来よりも析出物の平均体積を正確かつ簡単に求められる。
【００１８】
図１、図２は、析出物の一例を示すものであり、Ｎｉ基耐熱超合金における強化析出相であるγ’相の走査型電子顕微鏡による画像である。なお、図１は、高温に曝されていないγ’相であり、図２は、高温に曝されたγ’相である。
【００１９】
図１に示されるように、高温に曝されていない場合、γ’相１０は、例えば、粗大な一次γ’相１１および微細な二次γ’相１２から構成される。一次γ’相１１は、例えば、立方体状の立体的形状を有する。一次γ’相１１が立方体状の立体的形状を有する場合、例えば、図示されるように四角形状の平面的形状に観察される。
【００２０】
一方、図２に示されるように、高温に曝された場合、γ’相１０は、その体積が増加するとともに、その立体的形状が球状へと変化する。γ’相１０が球状の立体的形状を有する場合、その配向に係わらず、図示されるような円形状の平面的形状に観察される。
【００２１】
図３〜図６は、γ’相（一次γ’相）の観察面と平面的形状（破線部分）との関係を図示したものである。
【００２２】
γ’相の立体的形状が立方体状である場合、観察面により平面的形状が異なる。図３に図示されるように、観察面が｛００１｝面である場合、γ’相の平面的形状は正方形状になる。図４に図示されるように、観察面が｛０１１｝面の場合、γ’相の平面的形状は長方形状等の四角形状になる。図５、図６に図示されるように、観察面が｛１１１｝面の場合、γ’相の平面的形状は三角形状や六角形状になる。通常、評価対象における評価領域ごとにγ’相の配向が異なることから、評価領域ごとにγ’相の観察面も異なり、これによりγ’相の平面的形状も異なる。
【００２３】
図７は、仮想のγ’相における平均面積と平均体積との関係を図示したものである。図７には、仮想のγ’相の立体的形状が球状である場合と立方体状（観察面：｛００１｝および観察面：｛１１０｝）である場合とを示した。ここで、仮想のγ’相の平均面積とは、仮に、仮想のγ’相を走査型電子顕微鏡により観察したならば、その平面画像において観察される仮想のγ’相の平均面積である。図示されるように、平均面積が同一でも、立体的形状や観察面により平均体積が異なる。
【００２４】
図８は、仮想のγ’相における平均周長と平均体積との関係を図示したものである。図８には、仮想のγ’相の立体的形状が球状である場合と立方体状（観察面：｛００１｝および観察面：｛１１０｝）である場合とを示した。ここで、仮想のγ’相の平均周長とは、仮に、仮想のγ’相を走査型電子顕微鏡により観察したならば、その平面画像において観察される仮想のγ’相の平均周長である。図示されるように、平均周長が同一でも、立体的形状や観察面により平均体積は異なる。
【００２５】
図９は、仮想のγ’相における平均面積と平均周長との比（平均面積／平均周長）である評価パラメータと、平均体積との関係を図示したものである。図９には、仮想のγ’相の立体的形状が球状である場合と立方体状（観察面：｛００１｝）である場合とを示した。図示されるように、平均面積と平均周長との比（平均面積／平均周長）からなる評価パラメータによれば、立体的形状や観察面によらず平均体積はほぼ同一になる。従って、このような評価パラメータと平均体積との関係を利用することにより、平面画像から実物のγ’相の平均体積を正確に求められる。
【００２６】
以下、第１の析出物評価方法について具体的に説明する。
評価の対象となる析出物は、例えば、Ｎｉ基耐熱合金等のγ’相析出強化型合金における強化析出相であるγ’相である。
【００２７】
測定工程では、析出物である粒子の面積および周長を平面画像において測定する。測定は、公知の方法により行うことができる。例えば、評価対象のうち実際に評価が行われる評価領域において、析出物の組織をレプリカ膜により転写し、この転写された組織について走査型電子顕微鏡により平面画像を得る。この平面画像を画像解析して、析出物である粒子の面積および周長を測定できる。
【００２８】
なお、評価対象から析出物の組織を転写せず、評価対象から析出物の組織の平面画像を直接得て、この平面画像を画像解析して析出物の面積および周長を測定してもよい。また、粗大な一次γ’相と微細な二次γ’相とがある場合、粗大な一次γ’相について面積および周長を測定すればよく、微細な二次γ’相については考慮しなくてもよい。
【００２９】
パラメータ評価工程では、まず、測定工程において得られた析出物の面積の平均と周長の平均との比（平均面積／平均周長）として評価パラメータを求める。ここで、析出物の平均面積は、評価領域における各析出物の面積を合計して、これを評価領域における析出物の個数で除して求める。また、析出物の平均周長は、各析出物の周長を合計して、これを評価領域における析出物の個数で除して求める。
【００３０】
体積評価工程では、パラメータ評価工程において得られた評価パラメータを用いて析出物の平均体積を求める。具体的には、以下に示すように第１の体積評価工程および第２の体積評価工程を経て析出物の平均体積を求める。
【００３１】
第１の体積評価工程では、仮想の析出物の平均体積から仮想の析出物の平均面積および平均周長を計算により求めた後、仮想の析出物の平均面積と平均周長との比（平均面積／平均周長）である評価パラメータを求めて、仮想の析出物の平均体積と仮想の析出物の評価パラメータとの関係を求める。
【００３２】
ここで、仮想の析出物の平均面積とは、仮に、仮想の析出物を走査型電子顕微鏡により観察したならば、その平面画像から求められる仮想の析出物の平均面積である。また、仮想の析出物の平均周長とは、仮に、仮想の析出物を走査型電子顕微鏡により観察したならば、その平面画像から求められる仮想の析出物の平均周長である。
【００３３】
仮想の析出物の平均面積および平均周長は、仮想の析出物の立体的形状に基づいて幾何学的方法により求められる。具体的には、以下に示すように仮想の析出物の立体的形状に応じて個別に求められる。
【００３４】
例えば、仮想の析出物の立体的形状が一辺の長さ（ａ）の立方体状で、すなわち、体積がａ3であり、かつ図３に示されるように｛００１｝面にて観察される場合、仮想の析出物の平均面積はａ２、平均周長は４ａとなる。
【００３５】
また、例えば、仮想の析出物の立体的形状が一辺の長さ（ａ）の立方体状で、すなわち、体積がａ3であり、かつ図４に示されるように｛１１０｝面にて観察される場合、仮想の析出物の平均面積（任意の｛１１０｝面で観察した場合の確率的な平均断面積）はａ２／２１／２、平均周長は２ａ＋２（ａ／２１／２）となる。
【００３６】
また、仮想の析出物の立体的形状が直径（ｄ）の球状で、すなわち、体積が４π（ｄ／２）３／３であり、これが任意の断面にて観察される場合、仮想の析出物の平均面積（任意の断面で観察した場合の確率的な平均断面積）はπｄ２／６、平均周長は２πｄ２／６１／２となる。
【００３７】
仮想の析出物の評価パラメータは、このようにして求められた仮想の析出物の平均面積と平均周長との比（平均面積／平均周長）として求められる。また、仮想の析出物の平均体積と仮想の析出物の評価パラメータとの関係は、仮想の析出物の平均体積を順次変更して仮想の析出物の評価パラメータを計算することにより求められる。
【００３８】
図９は、このようにして求められた仮想の析出物の平均体積と仮想の析出物の評価パラメータとの関係を図示したものである。図９から明らかなように、評価パラメータが同一であれば平均体積がほぼ同一となる。従って、平面画像から実物の析出物の平均体積がほぼ正確に求められる。
【００３９】
第２の体積評価工程では、第１の体積評価工程において得られた関係を用いて、パラメータ評価工程において得られた実物の析出物の評価パラメータから、実物の析出物の平均体積を求める。具体的には、第１の体積評価工程において得られた平均体積と評価パラメータとの関係において、その評価パラメータとしてパラメータ評価工程において得られた実物の析出物の評価パラメータを適用することにより、実物の析出物の評価パラメータに対応する実物の析出物の平均体積が求められる。
【００４０】
なお、図９からも明らかなように、評価パラメータが大きくなるにつれて、立体的形状が球状であるときの平均体積と、立体的形状が立方体であるときの平均体積との差がわずかに大きくなる。ところで、実物の析出物では、評価パラメータの増大は材料の高温暴露に伴うγ‘析出相の体積増加と、その立体的形状の立方体状から球状への変化に対応している。ここで、実機の余寿命評価においては、寿命の前期よりも後期を正確に評価することがより重要であり、この後期においては、γ‘析出相は球状に近づいていくことから、実機の損傷評価として析出物の平均体積を求める場合、立体的形状が球状であるときの平均体積と評価パラメータとの関係を用いることが好ましい。
【００４１】
（第１の損傷評価方法）
次に、第１の損傷評価方法について説明する。
【００４２】
第１の損傷評価方法は、高温に曝された評価対象の損傷を評価する評価方法に関する。第１の損傷評価方法は、準備工程と、温度評価工程と、第１の関係評価工程と、第１のラーソン・ミラーパラメータ評価工程と、クリープ破断時間評価工程と、を有する。
【００４３】
準備工程では、上記析出物評価方法により、評価対象における析出物の平均体積を求める。評価対象は、高温に曝される部品であればよく、例えば、Ｎｉ基耐熱合金等のγ’相析出強化型合金からなるものが挙げられる。このようなものとしては、発電用ガスタービンにおける動翼等の部品が挙げられる。また、析出物は、例えば、Ｎｉ基耐熱合金等のγ’相析出強化型合金における強化析出相であるγ’相である。
【００４４】
実際に評価が行われる評価領域は、損傷の起こりやすさなどを考慮して、評価対象における任意の位置を選択できる。評価領域の大きさは、走査型電子顕微鏡により得られる平面画像の大きさに応じて適宜選択できるが、面積で５０μｍ２以上の大きさがあると析出物の平均体積が正確に求められるために好ましい。このような評価領域において、全ての一次γ’相の粒子の面積および周長を測定することにより、析出物の評価パラメータを求めることが好ましい。
【００４５】
温度評価工程では、準備工程において得られた評価対象における析出物の平均体積を用いて、評価対象が曝された温度を求める。温度評価工程では、第１の温度評価工程と、第２の温度評価工程とを経て、評価対象が曝された温度を求めることが好ましい。
【００４６】
第１の温度評価工程では、評価対象と同様の組成を有する材料を用いて、熱処理条件と析出物の平均体積との関係を求めることが好ましい。
【００４７】
一般に、高温に曝される材料では、以下の関係が成り立つ。
ｖ１−ｖ０＝ｋｔ１  ……（１）
ｋ＝Ａ１（Ｄ／Ｔ１）  ……（２）
Ｄ＝Ａ２ｅｘｐ（−Ｑ／ＲＴ１）  ……（３）
ｖ１：高温に曝された後の析出物の平均体積
ｖ０：高温に曝される前の析出物の平均体積
ｋ：成長速度
ｔ１：時間
Ｔ１：温度
Ｄ：拡散係数
Ｒ：気体定数
Ｑ：活性化エネルギ
Ａ１、Ａ２：定数
【００４８】
式（１）〜式（３）に高温に曝される材料についての実験値を代入して、温度（Ｔ１）、時間（ｔ１）、および析出物の平均体積（ｖ１、ｖ０）について整理すると、以下のように表わされる。
ｖ１＝ｔ１／Ｔ１・ｅｘｐ（−Ｂ１／Ｔ１＋Ｂ２）＋ｖ０  ……（４）
Ｂ１、Ｂ２：材料固有の定数
【００４９】
式（４）におけるＢ１およびＢ２は、温度（Ｔ１）、時間（ｔ１）、および析出物の平均体積（ｖ１）の関係により求められる。温度（Ｔ１）、時間（ｔ１）、および析出物の平均体積（ｖ１）の関係は、評価対象と同様の組成を有する材料を用いて実験的に求められる。
【００５０】
例えば、評価対象と同様の組成を有する材料に対して、温度（Ｔ１）および時間（ｔ１）を変更して高温長時間の熱処理を行う。その後、各材料について、上記析出物評価方法により析出物の平均体積を求める。このようにして、温度（Ｔ１）、時間（ｔ１）、および析出物の平均体積（ｖ１）の関係が得られる。
【００５１】
このような、熱処理温度（Ｔ１）、熱処理時間（ｔ１）、および析出物の平均体積（ｖ１）の関係を用いることにより、式（４）のＢ１およびＢ２が求められる。これにより、熱処理条件と析出物の平均体積との関係を表す式（４）が求められる。
【００５２】
なお、Ｂ１およびＢ２を正確に求めるためには、ガスタービンの動翼に用いられるＮｉ基超合金であれば、例えば、熱処理温度（Ｔ１）、熱処理時間（ｔ１）として、８００℃、８５０℃、９００℃の熱処理温度（Ｔ１）に対して、それぞれ、１０００ｈ、５０００ｈ、１００００ｈの熱処理時間（ｔ１）とする９条件の評価等を行えばよい。
【００５３】
第２の温度評価工程では、第１の温度評価工程において求められた関係を用いて、準備工程において得られた評価対象における析出物の平均体積から、評価対象が曝された温度を求める。具体的には、第１の温度評価工程において求められた式（４）に、準備工程において得られた評価対象における析出物の平均体積および評価対象が高温に曝された時間を代入して、評価対象が曝された温度が求められる。ここで、評価対象が高温に曝された時間は、例えば、評価対象が発電用ガスタービンにおける動翼等の部品の場合、その運転履歴から知ることができる。
【００５４】
第１の関係評価工程では、評価対象と同様の組成を有する材料を用いて、クリープにおけるラーソン・ミラーパラメータと応力との関係を求める。具体的には、評価対象と同様の組成を有する材料を用いて実験を行うことにより、クリープにおけるラーソン・ミラーパラメータと応力との関係が求められる。このような関係として、例えば、図１０に示すような関係が得られる。
【００５５】
第１のラーソン・ミラーパラメータ評価工程では、第１の関係評価工程において得られたクリープにおけるラーソン・ミラーパラメータと応力との関係を用いて、評価対象の設計応力に対応する評価対象のラーソン・ミラーパラメータを求める。具体的には、第１の関係評価工程において求められたクリープにおけるラーソン・ミラーパラメータと応力との関係、例えば、図１０に示されるような関係において、その応力として評価対象の設計応力を適用することにより、評価対象の設計応力に対応する評価対象のラーソン・ミラーパラメータが求められる。
【００５６】
クリープ破断時間評価工程では、第１のラーソン・ミラーパラメータ評価工程において得られた評価対象のラーソン・ミラーパラメータと、温度評価工程において得られた評価対象が曝された温度とを用いて、評価対象のクリープ破断時間を求める。
【００５７】
ここで、ラーソン・ミラーパラメータは、以下のように表される。
Ｌ＝Ｔ２（ｌｏｇｔ２＋Ｃ１）  ……（５）
Ｌ＝ラーソン・ミラーパラメータ
Ｔ２：クリープ温度
ｔ２：クリープ破断時間
Ｃ１：定数
【００５８】
式（５）の定数（Ｃ１）は、材料に固有の値であり、例えば、２０とすることができる。式（５）のラーソン・ミラーパラメータ（Ｌ）として、第１のラーソン・ミラーパラメータ評価工程において得られた評価対象のラーソン・ミラーパラメータを用いるとともに、式（５）のクリープ温度（Ｔ２）として、温度評価工程において得られた評価対象が曝された温度を用いることにより、評価対象のクリープ破断時間が求められる。ここで、クリープ破断時間は、新品の材料がクリープ破断するまでの時間である。
【００５９】
寿命評価工程では、評価対象のクリープ破断余寿命として、クリープ破断時間評価工程において得られた評価対象のクリープ破断時間と評価対象が高温に曝された時間との差を求める。評価対象が高温に曝された時間は、例えば、評価対象が発電用ガスタービンにおける動翼等の部品の場合、その運転履歴から知ることができる。
【００６０】
第１の損傷評価方法によれば、準備工程や第１の温度評価工程において析出物評価方法を用いることにより、析出物の平均体積が正確に求められる。これにより、評価対象のクリープ破断時間およびクリープ破断余寿命が正確に求められる。
【００６１】
（第２の損傷評価方法）
次に、第２の損傷評価方法について説明する。
第２の損傷評価方法は、高温に曝された評価対象の損傷を評価する評価方法に関する。第２の損傷評価方法は、準備工程と、温度評価工程と、第２の関係評価工程と、第２のラーソン・ミラーパラメータ評価工程と、特性評価工程と、を有する。
【００６２】
第２の損傷評価方法は、評価内容がクリープ破断時間を除いた評価特性である点が第１の損傷評価方法と異なる。評価特性として、例えば、クリープ破断時間を除いたクリープ特性、引張特性、衝撃吸収特性、破壊靭性、硬さ特性、疲労特性が挙げられる。
【００６３】
準備工程および温度評価工程は、第１の損傷評価方法と同様にして行われる。第２の関係評価工程は、評価対象と同様の組成を有する材料を用いて、ラーソン・ミラーパラメータと、クリープ破断時間を除いた評価特性との関係を求める。第２のラーソン・ミラーパラメータ評価工程では、温度評価工程において得られた評価対象が曝された温度および評価対象が高温に曝された時間から評価対象のラーソン・ミラーパラメータを求める。特性評価工程では、第２の関係評価工程において求められた関係を用いて、第２のラーソン・ミラーパラメータ評価工程において得られた評価対象のラーソン・ミラーパラメータから評価対象の評価特性を求める。
【００６４】
以下、第２の損傷評価方法の一例として、評価特性が室温での引張破断伸びである場合について説明する。
【００６５】
まず、第１の損傷評価方法と同様にして準備工程および温度評価工程を行い、評価対象が曝された温度を求める。
【００６６】
第２の関係評価工程として、評価対象と同様の組成を有する材料に対して、熱処理条件を変更して高温長時間の熱処理を行い、室温での引張破断伸びを実験的に求めて、ラーソン・ミラーパラメータと室温での引張破断伸びとの関係を求める。
【００６７】
上記関係を得るため熱処理としては、例えば、８００℃、８５０℃、９００℃の熱処理温度に対して、それぞれ、１０００ｈ、５０００ｈ、１００００ｈの熱処理時間とする９条件の評価等を行えばよい。図１１に、このようにして求められたラーソン・ミラーパラメータと室温での引張破断伸びとの関係の一例を示す。
【００６８】
第２のラーソン・ミラーパラメータ評価工程では、温度評価工程において得られた評価対象が曝された温度および評価対象が高温に曝された時間から評価対象のラーソン・ミラーパラメータを求める。
【００６９】
ここで、ラーソン・ミラーパラメータは、以下のように表される。
Ｌ＝Ｔ３（ｌｏｇｔ３＋Ｃ２）  ……（６）
Ｌ＝ラーソン・ミラーパラメータ
Ｔ３：暴露温度
ｔ３：暴露時間
Ｃ２：定数
【００７０】
式（６）の定数（Ｃ２）は、材料に固有の値であり、例えば、２０とすることができる。式（６）の暴露温度（Ｔ３）として、温度評価工程において得られた評価対象が曝された温度を用いるとともに、式（６）の暴露時間（ｔ３）として、評価対象が高温に曝された時間を代入して、評価対象のラーソン・ミラーパラメータが求められる。ここで、評価対象が高温に曝された時間は、例えば、評価対象が発電用ガスタービンにおける動翼等の部品の場合、その運転履歴から知ることができる。
【００７１】
特性評価工程では、第２の関係評価工程において得られた関係、例えば、図１１に示されるようなラーソン・ミラーパラメータと室温での引張破断伸びとの関係を用いて、第２のラーソン・ミラーパラメータ評価工程において得られた評価対象のラーソン・ミラーパラメータから評価対象の室温での引張破断伸びを求める。
【００７２】
具体的には、第２の関係評価工程において得られた関係、例えば、図１１に示されるようなラーソン・ミラーパラメータと室温での引張破断伸びとの関係において、そのラーソン・ミラーパラメータとして第２のラーソン・ミラーパラメータ評価工程において得られた評価対象のラーソン・ミラーパラメータを適用することにより、第２のラーソン・ミラーパラメータ評価工程において得られた評価対象のラーソン・ミラーパラメータに対応する評価対象の室温での引張破断伸びが求められる。
【００７３】
以上、第２の損傷評価方法について説明したが、第２の損傷評価方法における評価特性は室温での引張破断伸びに限られない。例えば、図１１に示されるようなラーソン・ミラーパラメータと室温での引張破断伸びとの関係の代わりに、ラーソン・ミラーパラメータと引張強度等の強度特性との関係、ラーソン・ミラーパラメータとシャルピー衝撃吸収エネルギーとの関係、またはラーソン・ミラーパラメータと破壊靱性値との関係を用いて、これらの特性を評価することもできる。
【００７４】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７５】
１０…γ’相、１１…一次γ’相、１２…二次γ’相。
【図１】
2016133327.tif 000002
【図２】
2016133327.tif 000003
【図３】
2016133327.tif 000004
【図４】
2016133327.tif 000005
【図５】
2016133327.tif 000006
【図６】
2016133327.tif 000007
【図７】
2016133327.tif 000008
【図８】
2016133327.tif 000009
【図９】
2016133327.tif 000010
【図１０】
2016133327.tif 000011
【図１１】
2016133327.tif 000012