Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP6805001B2 - A device for estimating the reference orientation and estimating the cause of destruction of metal materials or evaluating the damage rate - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP6805001B2 - A device for estimating the reference orientation and estimating the cause of destruction of metal materials or evaluating the damage rate - Google Patents

A device for estimating the reference orientation and estimating the cause of destruction of metal materials or evaluating the damage rate Download PDF

Info

Publication number
JP6805001B2
JP6805001B2 JP2017008732A JP2017008732A JP6805001B2 JP 6805001 B2 JP6805001 B2 JP 6805001B2 JP 2017008732 A JP2017008732 A JP 2017008732A JP 2017008732 A JP2017008732 A JP 2017008732A JP 6805001 B2 JP6805001 B2 JP 6805001B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
crystal orientation
point
measurement
difference
orientation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017008732A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2018116023A (en
Inventor
大輔 小林
大輔 小林
敏仁 大見
敏仁 大見
壽光 横堀
壽光 横堀
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chubu Electric Power Co Inc
Original Assignee
Chubu Electric Power Co Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chubu Electric Power Co Inc filed Critical Chubu Electric Power Co Inc
Priority to JP2017008732A priority Critical patent/JP6805001B2/en
Publication of JP2018116023A publication Critical patent/JP2018116023A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6805001B2 publication Critical patent/JP6805001B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Description

本発明は、損傷又は破壊した金属材料から基準方位を推定する方法に関する。 The present invention relates to a method of estimating a reference orientation from a damaged or broken metallic material.

近年では、金属材料の破壊原因の推定や損傷率の評価を、電子後方散乱回折像法(Electron Backscatter Diffraction:EBSD)による結晶方位解析を用いて行う方法が考案されている(特許文献1、特許文献2参照)。具体的には、EBSD法により、金属材料の結晶方位を測定する。そして、測定した各測定点の結晶方位を、基準方位と比較して結晶方位差を求め、求めた結晶方位差に基づいて、金属材料の損傷率や破壊原因を評価している。 In recent years, a method has been devised in which the cause of fracture of a metal material is estimated and the damage rate is evaluated by using crystal orientation analysis by electron backscatter diffraction (EBSD) (Patent Document 1, Patent). Reference 2). Specifically, the crystal orientation of the metal material is measured by the EBSD method. Then, the crystal orientation of each measured measurement point is compared with the reference orientation to obtain the crystal orientation difference, and the damage rate and the cause of fracture of the metal material are evaluated based on the obtained crystal orientation difference.

特開2012−2614号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-2614

特開2013−64626公報JP 2013-64626

上記では、金属材料の各測定点の結晶方位を、基準方位(理想的には、損傷前の結晶方位)と比較して、結晶方位差を求めている。そのため、結晶方位差を正確に求めるためには、基準方位を正確に求めることが必要となる。こうした基準方位は、損傷前や破壊前であれば、EBSD法で結晶方位を測定することにより、容易に特定することが出来るが、損傷前や破壊前に結晶方位を計測していない場合、損傷品や破壊品から基準方位を特定せざるを得ない。
しかしながら、損傷品や破壊品は、結晶方位の一部が基準方位から回転していることから、基準方位を正確に特定することが難しいという課題があった。
In the above, the crystal orientation difference is obtained by comparing the crystal orientation of each measurement point of the metal material with the reference orientation (ideally, the crystal orientation before damage). Therefore, in order to accurately obtain the crystal orientation difference, it is necessary to accurately obtain the reference orientation. Such a reference orientation can be easily identified by measuring the crystal orientation by the EBSD method before damage or fracture, but if the crystal orientation is not measured before damage or fracture, the damage occurs. There is no choice but to specify the reference direction from the product or the destroyed product.
However, since a part of the crystal orientation of the damaged product or the broken product is rotated from the reference orientation, there is a problem that it is difficult to accurately specify the reference orientation.

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、金属材料の基準方位の推定精度を高めることを目的とする。 The present invention has been completed based on the above circumstances, and an object of the present invention is to improve the estimation accuracy of the reference orientation of a metal material.

本発明は、損傷又は破壊した金属材料から基準方位を推定する基準方位の推定方法であって、前記金属材料に電子線を照射し各測定点の結晶方位を電子後方散乱回折像法により測定する測定ステップと、前記各測定点のうち、結晶方位が回転した一部を除外して、結晶方位の最密度点を算出する算出ステップと、を含み、前記算出ステップにて算出した最密度点の結晶方位を、前記金属材料の基準方位とする。 The present invention is a method for estimating a reference orientation from a damaged or destroyed metal material, in which the metal material is irradiated with an electron beam and the crystal orientation at each measurement point is measured by an electron backscattering diffraction image method. The measurement step and the calculation step of calculating the maximum density point of the crystal orientation by excluding a part of the measurement points whose crystal orientation has rotated are included, and the maximum density point calculated in the calculation step is included. The crystal orientation is defined as the reference orientation of the metal material.

本発明は、金属材料の破壊原因の推定又は損傷率を評価する装置であって、損傷又は破壊した金属材料に電子線を照射して各測定点の結晶方位を電子後方散乱回折像法により測定する測定部と、データ処理部と、を含み、前記データ処理部は、前記各測定点のうち、結晶方位が回転した一部を除外して、結晶方位の最密度点を算出する最密度点算出処理と、前記最密度点の結晶方位を基準方位として、前記基準方位に対する前記各測定点の結晶方位差を算出する方位差算出処理と、前記各測定点の結晶方位差に基づいて、金属材料の破壊原因の推定又は損傷率を評価する処理と、を実行する。 The present invention is an apparatus for estimating the cause of destruction of a metal material or evaluating the damage rate, irradiating the damaged or destroyed metal material with an electron beam, and measuring the crystal orientation of each measurement point by the electron rear scattering diffraction image method. The data processing unit includes a measuring unit and a data processing unit, and the data processing unit calculates the maximum density point of the crystal orientation by excluding a part of the measurement points whose crystal orientation is rotated. Based on the calculation process, the orientation difference calculation process for calculating the crystal orientation difference of each measurement point with respect to the reference orientation with the crystal orientation of the highest density point as the reference orientation, and the crystal orientation difference of each measurement point, the metal The process of estimating the cause of material destruction or evaluating the damage rate is performed.

尚、本発明において、「最密度点」とは、結晶方位の分布で、密度が最も高くなる測定点のことを意味しており、例えば、金属材料の結晶方位を図6に示す逆極点図で表した場合、「最密度点」は、測定点の集まりである点群(ただし、結晶方位が回転した一部の点は除く)の重心点である。また、「結晶方位が回転した」とは、金属材料が損傷等を受けることにより、結晶方位が損傷前の基準方位から変化したことを意味する。 In the present invention, the "maximum density point" means a measurement point having the highest density in the distribution of crystal orientations. For example, a reverse pole point diagram showing the crystal orientation of a metal material in FIG. When represented by, the "maximum density point" is the center of gravity point of a point group (excluding some points whose crystal orientation is rotated) which is a collection of measurement points. Further, "the crystal orientation has rotated" means that the crystal orientation has changed from the reference orientation before the damage due to the metal material being damaged or the like.

本発明によれば、損傷後や破壊後でも、金属材料の基準方位を、高精度に推定することが出来る。また、金属材料の損傷率や破壊原因の推定を高精度に行うことが出来る。 According to the present invention, the reference orientation of a metal material can be estimated with high accuracy even after damage or destruction. In addition, it is possible to estimate the damage rate and the cause of destruction of the metal material with high accuracy.

実施形態1における評価装置のブロック図Block diagram of the evaluation device according to the first embodiment 金属材料の損傷率の評価方法を示すフローチャート図Flow chart showing how to evaluate the damage rate of metal materials 測定点と結晶方位差を示す図Diagram showing measurement point and crystal orientation difference マスターカーブのグラフMaster curve graph 最密度点の算出方法を示すフローチャート図Flow chart showing the calculation method of the highest density point 結晶方位の分布を示す逆極点図Reverse pole figure showing the distribution of crystal orientation 図6の一部を拡大した図Enlarged view of a part of FIG. 結晶方位の座標系を示す図Diagram showing the coordinate system of crystal orientation 結晶方位の分布を示す逆極点図Reverse pole figure showing the distribution of crystal orientation 金属材料の化学成分の概略及び引張特性を示す図The figure which shows the outline of the chemical composition of a metal material and the tensile property 試験片の形状を示す図Diagram showing the shape of the test piece 測定点の割合と方位差との関係を示す図Diagram showing the relationship between the ratio of measurement points and the directional difference 実施形態2における破壊原因の推定方法を示すフローチャート図The flowchart which shows the method of estimating the cause of destruction in Embodiment 2. 測定に用いられる試料の正面図Front view of the sample used for measurement 各破断材の方位差曲線を示すグラフGraph showing the orientation difference curve of each fractured material 破断品の結晶方位差Hの分布を示す図(本発明の方法で基準方位を算出した場合)The figure which shows the distribution of the crystal orientation difference H of a broken product (when the reference orientation is calculated by the method of this invention). 破断品の結晶方位差Hの分布を示す図(算術平均で基準方位を算出した場合)A diagram showing the distribution of the crystal orientation difference H of the fractured product (when the reference orientation is calculated by the arithmetic mean).

<実施形態1>
以下、図1〜図12を参照しつつ、金属材料の損傷率を評価する評価装置ついて詳細に説明する。
<Embodiment 1>
Hereinafter, the evaluation device for evaluating the damage rate of the metal material will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 12.

1.評価装置1の構成
図1には、金属材料の損傷率Zを推定する評価装置のブロック図を示す。評価装置1は、測定部5と、データ処理装置20とを備えている。測定部5は、走査型電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope:SEM)10と、EBSD(Electron Back Scatter Diffraction)検出器14と、3つの制御ユニット17、18、19を有している。
1. 1. Configuration of Evaluation Device 1 FIG. 1 shows a block diagram of an evaluation device for estimating a damage rate Z of a metal material. The evaluation device 1 includes a measurement unit 5 and a data processing device 20. The measuring unit 5 includes a scanning electron microscope (SEM) 10, an EBSD (Electron Back Scatter Diffraction) detector 14, and three control units 17, 18, and 19.

走査型電子顕微鏡10は、内部に試料を固定可能な試料ステージ11が配された試料室12と、この試料に電子線を照射可能な電子銃13(本発明の電子源に該当)とを備えた一般的な構成のものである。また、EBSD検出器14は、試料への電子線照射によって生じる電子後方散乱回折像を投影するスクリーン15と、投影された電子後方散乱回折像を撮像するための高感度カメラ16とを備えた一般的な構成のものである。 The scanning electron microscope 10 includes a sample chamber 12 in which a sample stage 11 capable of fixing a sample is arranged, and an electron gun 13 (corresponding to the electron source of the present invention) capable of irradiating the sample with an electron beam. It has a general configuration. Further, the EBSD detector 14 generally includes a screen 15 for projecting an electron backscatter diffraction image generated by irradiating a sample with an electron beam, and a high-sensitivity camera 16 for capturing the projected electron backscatter diffraction image. It has a typical structure.

3つの制御ユニット17、18、19は、電子銃による電子線照射を制御する電子線制御ユニット17、試料ステージ11の位置及び角度を制御するステージ制御ユニット18、および、高感度カメラ16による撮像を制御するカメラ制御ユニット19からなる。これらの制御ユニット17、18、19はデータ処理装置20に接続されており、CPU21からの指令により試料ステージ11、電子銃13および高感度カメラ16を制御する。 The three control units 17, 18, and 19 are an electron beam control unit 17 that controls electron beam irradiation by an electron gun, a stage control unit 18 that controls the position and angle of a sample stage 11, and an image pickup by a high-sensitivity camera 16. It is composed of a camera control unit 19 for controlling. These control units 17, 18 and 19 are connected to the data processing device 20 and control the sample stage 11, the electron gun 13 and the high-sensitivity camera 16 according to a command from the CPU 21.

データ処理装置20は、コンピュータにより構成されており、電子線照射の制御や回折像の取得、方位解析等を行う測定・解析用プログラムを実行するCPU21と、ハードディスク22とを備えている。ハードディスク22には、データ記憶領域23、プログラム記憶領域24がそれぞれ確保されている。データ記憶領域23には、後述するマスターカーブLaのデータ等が記憶されている。また、プログラム記憶領域24には、結晶方位の解析及び金属材料の損傷率Zを評価するためのプログラムなどが記憶されている。 The data processing device 20 is composed of a computer, and includes a CPU 21 that executes a measurement / analysis program that controls electron beam irradiation, acquires a diffraction image, performs orientation analysis, and the like, and a hard disk 22. A data storage area 23 and a program storage area 24 are secured on the hard disk 22, respectively. The data storage area 23 stores data of the master curve La, which will be described later. Further, in the program storage area 24, a program for analyzing the crystal orientation and evaluating the damage rate Z of the metal material and the like are stored.

2.金属材料の損傷率Zの推定方法
次に、上記のように構成された評価装置1を用いて、例えば、ガスタービンの動翼に使用される金属材料(一例としてニッケル基超合金)の損傷率Zを推定する方法について、図2に示すフローチャートを参照しつつ説明する。
2. 2. Method for Estimating Damage Rate Z of Metal Material Next, using the evaluation device 1 configured as described above, for example, the damage rate of the metal material (nickel-based superalloy as an example) used for the moving blade of a gas turbine. A method of estimating Z will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

尚、損傷率Zは、金属材料の損傷度合であり、本明細書では下記の(1)式にて定義する。 The damage rate Z is the degree of damage to the metal material, and is defined by the following equation (1) in the present specification.

Z=T/Tf・・・・・・(1)式
「T」は初期からの経過時間である。「Tf」は初期から破断までの経過時間である。
Z = T / Tf ..... (1) Equation "T" is the elapsed time from the initial stage. "Tf" is the elapsed time from the initial stage to the breakage.

まず、S10では、測定者が試料の準備を行う。すなわち、評価対象となる損傷した金属材料(一例としてニッケル基合金)から一部が試料として採取される。そして、電子後方散乱回折法による分析に適した表面状態となるように準備される。ここで、機械的研磨、電解研磨等の一般的な手法を用いることにより、電子後方散乱法による評価用の試料を作成することが出来る。その後、測定者は準備した試料を試料ステージ11に対してセットする。 First, in S10, the measurer prepares the sample. That is, a part of the damaged metal material to be evaluated (for example, a nickel-based alloy) is sampled. Then, it is prepared so that the surface state is suitable for analysis by the electron backscatter diffraction method. Here, by using general methods such as mechanical polishing and electrolytic polishing, a sample for evaluation by the electron backscattering method can be prepared. After that, the measurer sets the prepared sample on the sample stage 11.

続く、S20では、走査型電子顕微鏡10の試料ステージ11上にセットされた評価対象の試料について、各測定点Pの結晶方位を、電子後方散乱回折法により測定する。 Subsequently, in S20, the crystal orientation of each measurement point P is measured by the electron backscatter diffraction method for the sample to be evaluated set on the sample stage 11 of the scanning electron microscope 10.

具体的には、電子線を試料の表面に走査しつつ、所定ピッチ毎に照射する。電子線の照射により、電子後方散乱回折像が生じ、スクリーン15上に投影される。投影された電子後方散乱回折像は、高感度カメラ16により撮影され、画像データとしてデータ処理装置20に出力される。 Specifically, the surface of the sample is scanned with an electron beam and irradiated at predetermined pitch intervals. The irradiation of the electron beam produces an electron backscatter diffraction image, which is projected onto the screen 15. The projected electron backscatter diffraction image is taken by the high-sensitivity camera 16 and output to the data processing device 20 as image data.

続く、S30では、データ処理装置20のCPU21は、得られた電子後方散乱回折像を解析し、各測定点Pにおける結晶方位を得る。なお、この処理は、例えばTSLソリューションズ社製「OIM」等の測定・解析用プログラムを用いて公知の方法で行うことができる。得られた結晶方位は、各測定点Pの座標データとともにハードディスク22のデータ記憶領域23に記録される。尚、S20、S30が本発明の「測定ステップ」に相当する。 Subsequently, in S30, the CPU 21 of the data processing device 20 analyzes the obtained electron backscatter diffraction image to obtain the crystal orientation at each measurement point P. This process can be performed by a known method using, for example, a measurement / analysis program such as "OIM" manufactured by TSL Solutions. The obtained crystal orientation is recorded in the data storage area 23 of the hard disk 22 together with the coordinate data of each measurement point P. In addition, S20 and S30 correspond to the "measurement step" of the present invention.

続く、S40では、データ処理装置20のCPU21は、S30にて得られた各測定点Pの結晶方位のデータから、基準方位(損傷前の結晶方位)を算出する処理を行う。尚、基準方位の算出方法については、後に詳しく説明する。また、S40が本発明の「算出ステップ」、「最密度点算出処理」に相当する。 Subsequently, in S40, the CPU 21 of the data processing device 20 performs a process of calculating a reference orientation (crystal orientation before damage) from the crystal orientation data of each measurement point P obtained in S30. The method of calculating the reference direction will be described in detail later. Further, S40 corresponds to the "calculation step" and the "maximum density point calculation process" of the present invention.

続く、S50では、データ処理装置20のCPU21は、S30で得られた各測定点Pの結晶方位と、S40で算出した基準方位に基づき、各測定点Pにおける結晶方位差Hを決定する。具体的には、対象となる測定点Pの結晶方位と基準方位との差が、その測定点Pにおける結晶方位差(GROD:Grain Reference Orientation Deviation)として算出される。また、図3では、結晶粒内の最密度点(基準方位の点)Poと各測定点Pとの結晶方位差Hを示している。尚、S50が本発明の「方位差算出処理」に相当する。 Subsequently, in S50, the CPU 21 of the data processing device 20 determines the crystal orientation difference H at each measurement point P based on the crystal orientation of each measurement point P obtained in S30 and the reference orientation calculated in S40. Specifically, the difference between the crystal orientation of the target measurement point P and the reference orientation is calculated as the crystal orientation difference (GROD: Grain Reference Orientation Deviation) at the measurement point P. Further, FIG. 3 shows the crystal orientation difference H between the highest density point (point of the reference orientation) Po in the crystal grain and each measurement point P. Note that S50 corresponds to the "direction difference calculation process" of the present invention.

続く、S60では、データ処理装置20のCPU21は、S50で算出した各測定点Pの結晶方位差Hから、結晶方位差Hの平均値Havを算出する。 Subsequently, in S60, the CPU 21 of the data processing device 20 calculates the average value Hav of the crystal orientation difference H from the crystal orientation difference H of each measurement point P calculated in S50.

そして、S70において、データ処理装置20のCPU21は、S60で算出した結晶方位差Hの平均値Havを、図4に示すマスターカープLa(損傷率Zと結晶方位差Hの平均値Havとの相関性を示す曲線)に参照することにより、試料の損傷率Zを評価することが出来る。例えば、結晶方位差Hの平均値Havが「H1」の場合、試料の損傷率Zは「Z1」である。 Then, in S70, the CPU 21 of the data processing device 20 correlates the average value Hav of the crystal orientation difference H calculated in S60 with the master carp La (damage rate Z and the average value Hav of the crystal orientation difference H) shown in FIG. The damage rate Z of the sample can be evaluated by referring to the curve (curve showing the property). For example, when the average value Hav of the crystal orientation difference H is “H1”, the damage rate Z of the sample is “Z1”.

尚、図4に示すマスターカーブLaは、試料と同じ金属材料(上記例ではニッケル基超合金)で事前に損傷試験(例えば、クリープ損傷試験)を行い、各損傷率Zにおいて上記と同様の方法(S10〜S60)で各測定点Pの結晶方位差H、及びその平均値Havを求めることで得たものである。尚、クリープ損傷試験は、試料に対して高温状態下で一定の応力を加え続けることにより、試料を損傷させる試験である。 The master curve La shown in FIG. 4 is subjected to a damage test (for example, creep damage test) in advance using the same metal material as the sample (nickel-based superalloy in the above example), and the same method as described above is used for each damage rate Z. It was obtained by obtaining the crystal orientation difference H at each measurement point P and its average value Hav in (S10 to S60). The creep damage test is a test in which a sample is damaged by continuously applying a constant stress to the sample under a high temperature state.

3.基準方位の推定方法
本実施形態では、上記したように、金属材料の損傷率Zを「結晶方位差H」に基づいて評価している。損傷率Zの評価精度を高めるには、結晶方位差Hを正確に算出する必要があり、それには、結晶の基準方位を正確に特定することが望ましい。
3. 3. Reference Orientation Estimate Method In this embodiment, as described above, the damage rate Z of the metal material is evaluated based on the “crystal orientation difference H”. In order to improve the evaluation accuracy of the damage rate Z, it is necessary to accurately calculate the crystal orientation difference H, and it is desirable to accurately specify the reference orientation of the crystal.

基準方位は、理想的には、金属材料の損傷前の結晶方位である。そのため、金属材料の損傷前であれば、EBSD法で結晶方位を測定することにより、基準方位を容易に特定することが出来る。 The reference orientation is ideally the crystal orientation before damage to the metallic material. Therefore, the reference orientation can be easily specified by measuring the crystal orientation by the EBSD method before the metal material is damaged.

しかし、損傷前に結晶方位を計測していない場合、損傷した試料から基準方位を特定せざるを得ない。一方、損傷した試料では、一部の結晶は、結晶方位が基準方位から回転している。 However, if the crystal orientation is not measured before the damage, the reference orientation must be specified from the damaged sample. On the other hand, in the damaged sample, the crystal orientation of some crystals is rotated from the reference orientation.

そのため、例えば、損傷した試料を対象として、各測定点Pの結晶方位の算術平均などから基準方位を求めようとすると、回転した方位分が誤差となり、基準方位を正確に特定することが難しいという問題がある。 Therefore, for example, when trying to obtain the reference orientation from the arithmetic mean of the crystal orientations of each measurement point P for a damaged sample, the rotated orientation becomes an error and it is difficult to accurately specify the reference orientation. There's a problem.

そこで、本実施形態では、全測定点Pのうち、結晶方位が回転した一部を除外して、結晶方位の最密度点を算出し、算出した最密度点の結晶方位を、金属材料の基準方位とする。このようにすることで、算術平均による方法に比べて、基準方位を正確に推定することが出来る。尚、「結晶方位が回転した」とは、金属材料が損傷等を受けることにより、結晶方位が、損傷前の基準方位から変化したことを意味する。 Therefore, in the present embodiment, the maximum density point of the crystal orientation is calculated by excluding a part of all the measurement points P in which the crystal orientation is rotated, and the crystal orientation of the calculated maximum density point is used as a reference for the metal material. The direction. By doing so, the reference direction can be estimated more accurately than the method using the arithmetic mean. In addition, "the crystal orientation has rotated" means that the crystal orientation has changed from the reference orientation before the damage due to the metal material being damaged or the like.

以下、図5を参照して、損傷後の試料から基準方位を算出する手順を説明する。尚、図5は、図2に示す「基準方位の算出処理(S40)」の詳細を示している。 Hereinafter, the procedure for calculating the reference orientation from the damaged sample will be described with reference to FIG. Note that FIG. 5 shows the details of the “reference direction calculation process (S40)” shown in FIG.

図5に示すように、基準方位の算出処理(S40)は、S41、S43、S45の3つのステップから構成されている。そして、S41において、データ処理装置20のCPU21は、結晶方位の第1重心点を算出する。 As shown in FIG. 5, the reference direction calculation process (S40) is composed of three steps of S41, S43, and S45. Then, in S41, the CPU 21 of the data processing device 20 calculates the first center of gravity point of the crystal orientation.

具体的には、S20で電子線を照射した測定点Pを対象として、以下の演算を行う。まず、全測定点から一の測定点を選択する。そして、選択した測定点Pについて、他の全ての測定点Pとの結晶方位差Hをそれぞれ算出し、その総和ΣHを求める。同様の演算を、選択する測定点Pを変更してそれぞれ行い、各測定点について結晶方位差Hの総和ΣHを算出する。そして、各測定点Pの結晶方位差Hの総和ΣHを比較し、結晶方位差Hの総和ΣHが最小となる測定点(以下、第1重心点)を算出する。 Specifically, the following calculation is performed on the measurement point P irradiated with the electron beam in S20. First, one measurement point is selected from all measurement points. Then, for each of the selected measurement points P, the crystal orientation difference H with all the other measurement points P is calculated, and the total sum ΣH is obtained. The same calculation is performed by changing the selected measurement points P, and the total ΣH of the crystal orientation difference H is calculated for each measurement point. Then, the total ΣH of the crystal orientation difference H of each measurement point P is compared, and the measurement point (hereinafter, the first center of gravity point) at which the total sum ΣH of the crystal orientation difference H is minimized is calculated.

図6は、損傷後の金属材料について、結晶方位の分布を示す逆極点図(結晶方位群の逆極点図)である。図6において、各測定点Pの座標(位置)は、各測定点Pの結晶方位を示している。図7は、図6の一部の拡大した図であり、測定点間の結晶方位差Hは、図6、図7上において、2点間の距離Dにより求めることが出来る。そして、更に、各点間の距離Dの総和ΣDより、結晶方位差Hの総和ΣHを求めることが出来る。 FIG. 6 is a reverse pole figure (reverse pole figure of the crystal orientation group) showing the distribution of crystal orientations of the damaged metal material. In FIG. 6, the coordinates (positions) of each measurement point P indicate the crystal orientation of each measurement point P. FIG. 7 is an enlarged view of a part of FIG. 6, and the crystal orientation difference H between the measurement points can be obtained from the distance D between the two points on FIGS. 6 and 7. Further, the total sum ΣH of the crystal orientation difference H can be obtained from the total ΣD of the distances D between the points.

尚、図8は金属材料の結晶方位を示す直交座標系を示しており、X方向をLx、Y方向をLy、Z方向をLzで示している。図6に示す「001」は図8のLz方向(Z方向)、「101」は図8のLxz方向(XZ方向)、「111」は図8のLxyz方向(XYZ方向)をそれぞれ示している。 Note that FIG. 8 shows an orthogonal coordinate system showing the crystal orientation of the metal material, in which the X direction is Lx, the Y direction is Ly, and the Z direction is Lz. “001” shown in FIG. 6 indicates the Lz direction (Z direction) of FIG. 8, “101” indicates the Lxz direction (XZ direction) of FIG. 8, and “111” indicates the Lxyz direction (XYZ direction) of FIG. ..

その後、S43において、データ処理装置20のCPU21は、全測定点Pのうち、第1重心点に対して結晶方位差Hの大きい所定割合の測定点を除外する。このように、結晶方位差の大きい一部の測定点Pを除外する理由は、結晶方位差Hの大きい測定点は、損傷により結晶方位が回転していると考えることができ、それを除外するためである。そして、本実施形態では、全測定点Pのうち6割を除外対象としており、S43では、第1重心点に対して結晶方位差Hの大きい(図6の逆極点図上で第1重心点から距離が遠い)6割の測定点が除外される。 After that, in S43, the CPU 21 of the data processing device 20 excludes a predetermined ratio of measurement points having a large crystal orientation difference H with respect to the first center of gravity point from all the measurement points P. In this way, the reason for excluding some measurement points P having a large crystal orientation difference is that the measurement points having a large crystal orientation difference H can be considered to have the crystal orientation rotating due to damage, and are excluded. Because. Then, in the present embodiment, 60% of all the measurement points P are excluded, and in S43, the crystal orientation difference H is larger than the first center of gravity point (the first center of gravity point on the reverse pole diagram of FIG. 6). (Far from) 60% of measurement points are excluded.

その後、S45において、データ処理装置20のCPU21は、残った4割の測定点Pに基づいて、結晶方位の最密度点を算出する。具体的には、残った4割の測定点Pを対象として、S41と同様に、結晶方位差Hをそれぞれ算出し、その総和ΣHを求める。そして、各測定点の結晶方位差Hの総和ΣHを比較し、結晶方位差Hの総和ΣHが最小となる測定点(以下、第2重心点)を求める。得られた第2重心点が最密度点である。 After that, in S45, the CPU 21 of the data processing device 20 calculates the maximum density point of the crystal orientation based on the remaining 40% of the measurement points P. Specifically, for the remaining 40% of the measurement points P, the crystal orientation difference H is calculated in the same manner as in S41, and the total sum ΣH is obtained. Then, the total ΣH of the crystal orientation difference H of each measurement point is compared, and the measurement point (hereinafter, the second center of gravity point) at which the total ΣH of the crystal orientation difference H is minimized is obtained. The obtained second center of gravity point is the highest density point.

以上により、S30にて算出した全測定点Pから結晶方位の最密度点(第2重心点)を特定することが出来る。そして、本実施形態では、損傷した試料から算出した最密度点の結晶方位を、試料の基準方位とする。 From the above, the highest density point (second center of gravity point) of the crystal orientation can be specified from all the measurement points P calculated in S30. Then, in the present embodiment, the crystal orientation of the highest density point calculated from the damaged sample is used as the reference orientation of the sample.

図6に示す「●」は全測定点の4割で求めた最密度点、「*」は算術平均の方位である。全測定点の4割で求めた最密度点は、算術平均に比べて、図9にて「+」で示す損傷前の基準方位との距離が近く、全測定点の4割で求めた最密度点の方が、算術平均よりも、基準方位の推定誤差が小さいことが理解できる。 “●” shown in FIG. 6 is the highest density point obtained by 40% of all measurement points, and “*” is the direction of the arithmetic mean. The maximum density point obtained by 40% of all measurement points is closer to the reference direction before damage indicated by "+" in FIG. 9 than the arithmetic mean, and is the highest obtained by 40% of all measurement points. It can be understood that the density point has a smaller estimation error of the reference direction than the arithmetic mean.

4.基準方位の推定精度
また、本実施形態では、試料100の一例として、「ニッケル基超合金(図10に化学成分の概略及び引張特性を示す)」を用いて、基準方位の推定精度を検証した。具体的には、図11に示す、平板形状の試験片100に対して、クリープ損傷試験を行った。
4. Reference Orientation Estimation Accuracy In addition, in this embodiment, the estimation accuracy of the reference azimuth was verified using "nickel-based superalloy (the outline of the chemical composition and tensile properties are shown in FIG. 10)" as an example of the sample 100. .. Specifically, a creep damage test was performed on the flat plate-shaped test piece 100 shown in FIG.

試験条件、試料の形状は下記の通りである。
<試験条件>
周囲温度880℃にて、試料100を図11のR方向に試験機で引っ張り、試験片100に対して294MPaの応力を加え続けた。
<試料の形状>
試験片100の全長Aは68mm、両端部105の長さBは24mm、中央部110の長さCは20mmである。また、試験片100の幅W1は8mm、中央部110の幅W2=4mm、板厚は1.5mmである。
The test conditions and sample shape are as follows.
<Test conditions>
At an ambient temperature of 880 ° C., the sample 100 was pulled in the R direction of FIG. 11 with a testing machine, and a stress of 294 MPa was continuously applied to the test piece 100.
<Sample shape>
The total length A of the test piece 100 is 68 mm, the length B of both ends 105 is 24 mm, and the length C of the central portion 110 is 20 mm. The width W1 of the test piece 100 is 8 mm, the width W2 of the central portion 110 is 4 mm, and the plate thickness is 1.5 mm.

そして、クリープ損傷試験により損傷した試験片(損傷率Z=99%)100の中央部110の表面に対して、評価装置1を用いて電子線を照射し、各測定点Pの結晶方位を電子後方散乱回折法により測定した。次に、全測定点Pを対象として第1重心点を求めると共に、その後、算出に使用する測定点Pの割合を変えて最密度点を算出し、算出した最密度点の結晶方位と損傷前方位との方位差を算出した。 Then, the surface of the central portion 110 of the test piece (damage rate Z = 99%) 100 damaged by the creep damage test is irradiated with an electron beam using the evaluation device 1, and the crystal orientation of each measurement point P is set to electron. It was measured by the backscatter diffraction method. Next, the first center of gravity point is obtained for all the measurement points P, and then the maximum density point is calculated by changing the ratio of the measurement points P used for the calculation, and the crystal orientation of the calculated maximum density point and before damage are obtained. The directional difference from the directional was calculated.

尚、最密度点の算出に使用する測定点Pは、第1重心点に対して結晶方位差Hの小さいものを選んでおり、例えば、測定点Pの割合が「40%」であれば、全測定点Pのうち「第1重心点から結晶方位差の小さい「40%」を算出対象としている。 As the measurement point P used for calculating the maximum density point, a measurement point P having a small crystal orientation difference H with respect to the first center of gravity point is selected. For example, if the ratio of the measurement point P is "40%", Of all the measurement points P, "40%", which has a small crystal orientation difference from the first center of gravity, is the calculation target.

また、損傷前方位は、損傷前の試料の結晶方位であり、クリープ損傷試験の開始前に試料の結晶方位を測定し、その算術平均から求めたものである。 The pre-damage orientation is the crystal orientation of the sample before damage, and is obtained by measuring the crystal orientation of the sample before the start of the creep damage test and obtaining it from the arithmetic mean.

図12は、最密度点の算出に用いた測定点Pの割合[%]と、最密度点の基準方位(損傷前方位)に対する方位差[deg]の関係を示すグラフであり、横軸を測定点Pの割合[%]、縦軸を方位差[deg]としている。 FIG. 12 is a graph showing the relationship between the ratio [%] of the measurement points P used for calculating the maximum density point and the orientation difference [deg] with respect to the reference orientation (pre-damage orientation) of the maximum density point, with the horizontal axis indicating the relationship. The ratio [%] of the measurement point P and the vertical axis are the azimuth difference [deg].

図12に示すように、最密度点の算出に用いた測定点Pの割合が20%以下の場合、方位差は14[deg]以上である。また、測定点Pの割合が60%以上の場合、方位差は9〜14[deg]である。 As shown in FIG. 12, when the ratio of the measurement points P used for calculating the maximum density point is 20% or less, the directional difference is 14 [deg] or more. When the ratio of the measurement points P is 60% or more, the directional difference is 9 to 14 [deg].

一方、最密度点の算出に用いた測定点Pの割合が30%の場合、方位差は約1[deg]である。また、40%の場合、方位差は約1.6[deg]、50%の場合、方位差は約1.8[deg]である。 On the other hand, when the ratio of the measurement points P used for calculating the maximum density point is 30%, the orientation difference is about 1 [deg]. Further, in the case of 40%, the directional difference is about 1.6 [deg], and in the case of 50%, the directional difference is about 1.8 [deg].

このように、最密度点の算出に用いる測定点Pの割合が30%〜50%(除外する割合では70%〜50%)の場合、方位差はいずれも2[deg]以下に収まっており、基準方位の推定精度が高い結果が得られた。以上のことから、本例では、S43にて、第1重心点に対して結晶方位差の大きい60%の測定点Pを除外している。 In this way, when the ratio of the measurement points P used for calculating the maximum density point is 30% to 50% (70% to 50% in the exclusion ratio), the directional differences are all within 2 [deg] or less. , The result that the estimation accuracy of the reference direction was high was obtained. From the above, in this example, in S43, the measurement point P of 60%, which has a large crystal orientation difference with respect to the first center of gravity point, is excluded.

尚、図12の評価結果は、損傷率Z=99%の試験片を対象としたものであるが、損傷率Zが異なる場合でも、損傷に伴う結晶方位の変化の傾向は変わらない。そのため、損傷率Zが異なる場合でも、最密度点の算出に用いる測定点Pの割合を30%〜50%とすることで、方位差は概ね2[deg]以下に収まり、基準方位の推定精度が高まることが期待できる。また、図12の評価結果では、最密度点の算出に用いる測定点Pの割合を30%以下にすると、基準方位の推定精度が悪化しており、最低でも、算出に用いる測定点Pを30%は残した方が基準方位の測定精度がよい結果となっている。これは、以下の理由によるものと考えられる。除外する対象を決定する時の初期の基準方位(結晶方位の第1重心点)は仮の基準であり、それ自体が誤差を含んでいる。そのため、除外する割合が大きすぎる(上記例では70%を超える)と、その誤差の影響が大きくなり、真の損傷前方位の点も同時に除外してしまう可能性があるからである。 The evaluation result of FIG. 12 is for a test piece having a damage rate Z = 99%, but even if the damage rate Z is different, the tendency of the change in crystal orientation due to damage does not change. Therefore, even if the damage rates Z are different, by setting the ratio of the measurement points P used for calculating the maximum density point to 30% to 50%, the directional difference is generally within 2 [deg], and the estimation accuracy of the reference directional is set. Can be expected to increase. Further, in the evaluation result of FIG. 12, when the ratio of the measurement points P used for calculating the maximum density point is 30% or less, the estimation accuracy of the reference direction deteriorates, and at least the measurement points P used for the calculation are 30. If% is left, the measurement accuracy of the reference direction is better. This is considered to be due to the following reasons. The initial reference orientation (first center of gravity of the crystal orientation) when determining the object to be excluded is a tentative reference, and itself contains an error. Therefore, if the ratio of exclusion is too large (more than 70% in the above example), the influence of the error becomes large, and the point of the true damage forward direction may be excluded at the same time.

5.効果説明
実施形態1の評価装置1では、損傷後でも、金属材料の基準方位の高精度に推定することが出来る。そのため、損傷前に結晶方位を計測していない場合でも、金属材料の損傷率Zを高精度に評価することが出来る。以上のことから、ガスタービンの動翼等の取換時期を最適化することが可能となる。
5. Explanation of Effect The evaluation device 1 of the first embodiment can estimate the reference orientation of the metal material with high accuracy even after the damage. Therefore, even if the crystal orientation is not measured before the damage, the damage rate Z of the metal material can be evaluated with high accuracy. From the above, it is possible to optimize the replacement timing of the moving blades and the like of the gas turbine.

<実施形態2>
次に、本発明の実施形態2を図13〜図17によって説明する。
実施形態1では、各測定点Pの結晶方位差Hから金属材料の損傷率Zを評価した例を示したが、実施形態2では、各測定点Pの結晶方位差Hから金属材料の破壊原因を推定する。尚、金属材料の破壊原因を推定する装置の構成は、実施形態1の評価装置1と同様であり、測定部5と、データ処理装置20とを備えている。
<Embodiment 2>
Next, Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIGS. 13 to 17.
In the first embodiment, an example in which the damage rate Z of the metal material is evaluated from the crystal orientation difference H of each measurement point P is shown, but in the second embodiment, the cause of destruction of the metal material is shown from the crystal orientation difference H of each measurement point P. To estimate. The configuration of the device for estimating the cause of destruction of the metal material is the same as that of the evaluation device 1 of the first embodiment, and includes a measuring unit 5 and a data processing device 20.

以下、図13に示すフローチャート図を参照しつつ、金属材料の破壊原因の推定方法を説明する。尚、S10〜S50は実施形態1とほぼ同じ処理であり、S160〜S180の処理が実施形態1との主たる相違部分である。 Hereinafter, a method of estimating the cause of destruction of the metal material will be described with reference to the flowchart shown in FIG. Note that S10 to S50 are substantially the same processes as in the first embodiment, and the processes of S160 to S180 are the main differences from the first embodiment.

まず、S10では、測定者が試料の準備を行う。本実施形態において、測定対象となるのは破断した金属材料である。測定者は、測定対象の破断した金属材料から、破断面Fを含むように試料200を切り出す(図14参照)。そして、切り出した試料200について、破断面Fと垂直な面を測定面Sとし、測定面Sを研磨等することで、電子後方散乱回折法による分析に適した表面状態となるように準備される。その後、測定者は準備した試料200を試料ステージ11に対してセットする。 First, in S10, the measurer prepares the sample. In the present embodiment, the measurement target is a broken metal material. The measurer cuts out the sample 200 from the broken metal material to be measured so as to include the fracture surface F (see FIG. 14). Then, the cut-out sample 200 is prepared so as to have a surface state suitable for analysis by the electron backscatter diffraction method by setting the surface perpendicular to the fracture surface F as the measurement surface S and polishing the measurement surface S or the like. .. After that, the measurer sets the prepared sample 200 on the sample stage 11.

続く、S20では、走査型電子顕微鏡10の試料ステージ11上にセットされた評価対象の試料200について、測定面Sにおける各測定点Pの結晶方位を、電子後方散乱回折法により測定する。 Subsequently, in S20, the crystal orientation of each measurement point P on the measurement surface S is measured by the electron backscatter diffraction method for the sample 200 to be evaluated set on the sample stage 11 of the scanning electron microscope 10.

具体的には、電子線を測定面S上に走査させ、所定ピッチ毎に照射する。電子線の照射により、電子後方散乱回折像が生じ、スクリーン15上に投影される。投影された電子後方散乱回折像は、高感度カメラ16により撮影され、画像データとしてデータ処理装置20に出力される。 Specifically, the electron beam is scanned on the measurement surface S and irradiated at predetermined pitch intervals. The irradiation of the electron beam produces an electron backscatter diffraction image, which is projected onto the screen 15. The projected electron backscatter diffraction image is taken by the high-sensitivity camera 16 and output to the data processing device 20 as image data.

続く、S30では、データ処理装置20のCPU21は、得られた電子後方散乱回折像を解析し、各測定点Pにおける結晶方位を得る。得られた結晶方位は、各測定点Pの座標データとともにハードディスク22のデータ記憶領域23に記録される。 Subsequently, in S30, the CPU 21 of the data processing device 20 analyzes the obtained electron backscatter diffraction image to obtain the crystal orientation at each measurement point P. The obtained crystal orientation is recorded in the data storage area 23 of the hard disk 22 together with the coordinate data of each measurement point P.

続く、S40では、データ処理装置20のCPU21は、S30にて得られた各測定点Pの結晶方位のデータから、基準方位を算出する処理を行う。尚、基準方位の算出は、実施形態1にて説明した通りであり、図5に示すS41〜S45の処理により算出される。 Subsequently, in S40, the CPU 21 of the data processing device 20 performs a process of calculating a reference orientation from the crystal orientation data of each measurement point P obtained in S30. The reference direction is calculated as described in the first embodiment, and is calculated by the processes S41 to S45 shown in FIG.

続く、S50では、データ処理装置20のCPU21は、S30で得られた各測定点Pの結晶方位と、S40で算出した基準方位に基づき、各測定点Pにおける結晶方位差Hを決定する。具体的には、対象となる測定点Pの結晶方位と基準方位との差が、その測定点Pにおける結晶方位差(GROD:Grain Reference Orientation Deviation)として算出される。 Subsequently, in S50, the CPU 21 of the data processing device 20 determines the crystal orientation difference H at each measurement point P based on the crystal orientation of each measurement point P obtained in S30 and the reference orientation calculated in S40. Specifically, the difference between the crystal orientation of the target measurement point P and the reference orientation is calculated as the crystal orientation difference (GROD: Grain Reference Orientation Deviation) at the measurement point P.

続く、S160では、データ処理装置20のCPU21は、測定面Sを、破断面Fからの深さ方向において所定間隔毎(例えば1mm毎)に複数の区分E1、E2、...Enに分割する。そして、区分E毎に、その区分Eに属する測定点Pの結晶方位差Hの平均値を求める。 Subsequently, in S160, the CPU 21 of the data processing device 20 divides the measurement surface S into a plurality of divisions E1, E2, ... En at predetermined intervals (for example, every 1 mm) in the depth direction from the fracture surface F. .. Then, for each category E, the average value of the crystal orientation difference H of the measurement points P belonging to the category E is obtained.

続く、S170では、データ処理装置20のCPU21は、破断面からの深さを横軸、方位差を縦軸とした座標上に、ステップS160で得られた各区分Eにおける方位差の平均値のデータをプロットする。そして、得られたグラフを近似することにより、破断面からの深さと方位差との関係を示す方位差曲線を得る。近似は、最小二乗法等、公知の方法により行うことができる。 Subsequently, in S170, the CPU 21 of the data processing device 20 has the average value of the directional differences in each category E obtained in step S160 on the coordinates with the depth from the fracture surface as the horizontal axis and the directional difference as the vertical axis. Plot the data. Then, by approximating the obtained graph, an directional difference curve showing the relationship between the depth from the fracture surface and the directional difference is obtained. The approximation can be performed by a known method such as the least squares method.

そして、S180において、データ処理装置20のCPU21は、S170で得られた方位差曲線のパターンを、あらかじめ破壊原因の分かっている標準試料を用いて上記と同様に求めておいた標準方位差曲線(図15参照)と比較することにより、試料200の破壊原因を推定する。方位差曲線のパターンは、試料の破壊原因により異なるため、上記の方法により破壊原因を推定することができる。 Then, in S180, the CPU 21 of the data processing device 20 obtains the pattern of the directional difference curve obtained in S170 in the same manner as above using a standard sample whose cause of destruction is known in advance. The cause of destruction of the sample 200 is estimated by comparing with FIG. 15). Since the pattern of the orientation difference curve differs depending on the cause of destruction of the sample, the cause of destruction can be estimated by the above method.

実施形態2の金属材料の破壊原因を推定する装置では、破壊後でも、金属材料の基準方位の高精度で推定することが出来る。そのため、破壊前に結晶方位を計測していない場合でも、金属材料の破壊原因を高精度に評価することが出来る。 In the apparatus for estimating the cause of destruction of the metal material of the second embodiment, it is possible to estimate with high accuracy the reference orientation of the metal material even after the destruction. Therefore, even if the crystal orientation is not measured before fracture, the cause of fracture of the metal material can be evaluated with high accuracy.

図16、17は、衝撃破断材(ニッケル基超合金)について、結晶方位差の分布を示している。図16は、結晶方位の最密度点から基準方位を推定した場合、図17は結晶方位の算術平均により基準方位を推定した場合である。 FIGS. 16 and 17 show the distribution of crystal orientation differences for the impact breaking material (nickel-based superalloy). FIG. 16 shows a case where the reference orientation is estimated from the highest density point of the crystal orientation, and FIG. 17 shows a case where the reference orientation is estimated by the arithmetic mean of the crystal orientation.

実際の結晶方位差は、破断面(図16、17において上側の面)の近傍で大きく、破断面からの距離が遠くなるに連れ小さくなる。図17は、破断面から遠い部位の方が浅い部位に比べて結晶方位差が大きくなっている(結晶方位差の大小関係が入れ替わっている)部位があり、結晶方位差の推定誤差がある。一方、図16では、結晶方位差は、破断面(図16、17において上側の面)の近傍で大きく、破断面からの距離が遠い場所では小さくなっている。このように、結晶方位の最密度点から基準方位を推定した場合(図16)の方が、実際の結晶方位差の分布に近い結果となっており、基準方位、及び結晶方位差の推定精度が高い結果が得られている。尚、図16、17は、結晶方位差Hが小さい部位を薄いトーンで示し、大きい部位を濃いトーンで示している。 The actual crystal orientation difference is large near the fracture surface (upper surface in FIGS. 16 and 17) and decreases as the distance from the fracture surface increases. In FIG. 17, there is a portion where the crystal orientation difference is larger in the portion far from the fracture surface than in the shallow portion (the magnitude relation of the crystal orientation difference is exchanged), and there is an estimation error of the crystal orientation difference. On the other hand, in FIG. 16, the crystal orientation difference is large in the vicinity of the fracture surface (upper surface in FIGS. 16 and 17) and small in a place far from the fracture surface. In this way, when the reference orientation is estimated from the highest density point of the crystal orientation (Fig. 16), the result is closer to the actual distribution of the crystal orientation difference, and the estimation accuracy of the reference orientation and the crystal orientation difference. Has been obtained with high results. In FIGS. 16 and 17, a portion having a small crystal orientation difference H is indicated by a light tone, and a portion having a large crystal orientation difference H is indicated by a dark tone.

<他の実施形態>
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
(1)実施形態1、2では、金属材料の一例として「ニッケル基超合金」を例示した。評価対象の金属材料は、例えば、「ニッケル基合金」、「アルミ合金」、「SUS」など、未損傷の状態では結晶方位差Hが少なく、損傷の進行により結晶方位差Hが拡大する特性を持つ金属材料(合金系の金属材料)であれば、広く適用することが出来る。
<Other embodiments>
The present invention is not limited to the embodiments described in the above description and drawings, and for example, the following embodiments are also included in the technical scope of the present invention.
(1) In the first and second embodiments, "nickel-based superalloy" is exemplified as an example of the metal material. The metal material to be evaluated has a characteristic that the crystal orientation difference H is small in an undamaged state and the crystal orientation difference H increases as the damage progresses, such as "nickel-based alloy", "aluminum alloy", and "SUS". Any metal material (alloy-based metal material) can be widely applied.

(2)実施形態1、2では、S43にて、結晶方位差Hの大きい6割の測定点Pを除外した。除外する割合は6割に限定されるものではなく、例えば、実施形態1にて説明したように、ニッケル基超合金について、損傷率Zの評価や破壊原因の推定を行う場合には、5割〜7割の範囲内で任意に変更することが出来る。また、金属材料が異なる場合には、除外する割合と基準方位の推定精度の関係を事前に検証して、除外する割合を決めることが好ましい。また、結晶方位差の大きな測定点Pの除外する意図は、結晶方位が回転した点を除くためである。従って、所定割合を除外する方法の他にも、例えば、閾値を新たに設定し、S43にて、第1重心点に対する結晶方位差Hが、閾値を超える測定点を除外するようにしてもよい。 (2) In the first and second embodiments, 60% of the measurement points P having a large crystal orientation difference H were excluded in S43. The ratio to be excluded is not limited to 60%. For example, as described in the first embodiment, 50% is used when evaluating the damage rate Z and estimating the cause of fracture of the nickel-based superalloy. It can be changed arbitrarily within the range of ~ 70%. When the metal materials are different, it is preferable to verify the relationship between the exclusion ratio and the estimation accuracy of the reference direction in advance to determine the exclusion ratio. Further, the intention of excluding the measurement point P having a large crystal orientation difference is to exclude the point where the crystal orientation is rotated. Therefore, in addition to the method of excluding the predetermined ratio, for example, a threshold value may be newly set to exclude a measurement point in which the crystal orientation difference H with respect to the first center of gravity point exceeds the threshold value in S43. ..

(3)実施形態1、2では、各測定点Pの結晶方位差Hの平均値Havに基づいて、金属材料の損傷率Zを評価する例を示した。これ以外にも、各測定点Pの結晶方位差Hの合計値ΣHに基づいて、金属材料の損傷率Zを評価するようにしてもよい。すなわち、各測定点Pの結晶方位差Hを用いて、金属材料の損傷率Zを評価するものであれば、いかなる方法であってもよい。また、金属材料の破壊原因の推定も同様である。 (3) In the first and second embodiments, an example in which the damage rate Z of the metal material is evaluated based on the average value Hav of the crystal orientation difference H at each measurement point P is shown. In addition to this, the damage rate Z of the metal material may be evaluated based on the total value ΣH of the crystal orientation difference H at each measurement point P. That is, any method may be used as long as the damage rate Z of the metal material is evaluated using the crystal orientation difference H of each measurement point P. The same applies to the estimation of the cause of destruction of metal materials.

1...評価装置
5...測定部
10...走査型電子顕微鏡
11...試料ステージ
13...電子銃
14...EBSD検出器
20...データ処理部
1 ... Evaluation device 5 ... Measuring unit 10 ... Scanning electron microscope 11 ... Sample stage 13 ... Electron gun 14 ... EBSD detector 20 ... Data processing unit

Claims (6)

損傷又は破壊した金属材料から基準方位を推定する基準方位の推定方法であって、
前記金属材料に電子線を照射し各測定点の結晶方位を電子後方散乱回折像法により測定する測定ステップと、
前記各測定点のうち、結晶方位が回転した一部を除外して、結晶方位の最密度点を算出する算出ステップと、を含み、
前記算出ステップにて算出した最密度点の結晶方位を、前記金属材料の基準方位とする、基準方位の推定方法。
A reference orientation estimation method that estimates the reference orientation from a damaged or broken metal material.
A measurement step of irradiating the metal material with an electron beam and measuring the crystal orientation of each measurement point by an electron backscatter diffraction image method.
Includes a calculation step of calculating the maximum density point of the crystal orientation by excluding a part of the measurement points whose crystal orientation has rotated.
A method for estimating a reference orientation, in which the crystal orientation of the highest density point calculated in the calculation step is used as the reference orientation of the metal material.
請求項1に記載の基準方位の推定方法であって、
前記算出ステップでは、
前記測定ステップで測定した他の測定点との結晶方位差が最小となる第1重心点を求めると共に、
前記測定ステップで測定した全測定点うち、前記第1重心点に対する結晶方位差の大きい所定割合を除外して、残る他の測定点との結晶方位差が最小となる最密度点を算出する、基準方位の推定方法。
The reference orientation estimation method according to claim 1.
In the calculation step
The first center of gravity point that minimizes the crystal orientation difference from other measurement points measured in the measurement step is obtained, and at the same time.
Of all the measurement points measured in the measurement step, a predetermined ratio having a large crystal orientation difference with respect to the first center of gravity point is excluded, and the maximum density point at which the crystal orientation difference with the remaining other measurement points is minimized is calculated. How to estimate the reference orientation.
請求項2に記載の基準方位の推定方法であって、
前記金属材料はニッケル基超合金であり、
前記算出ステップでは、
前記測定ステップで測定した全測定点のうち、第1重心点に対する結晶方位差の大きい70%〜50%の測定点を除外して、残る30%〜50%の測定点を対象に、結晶方位差が最小となる結晶方位の最密度点を算出する、基準方位の推定方法。
The reference orientation estimation method according to claim 2.
The metal material is a nickel-based superalloy.
In the calculation step
Of all the measurement points measured in the measurement step, 70% to 50% of the measurement points having a large difference in crystal orientation with respect to the first center of gravity are excluded, and the remaining 30% to 50% of the measurement points are targeted for crystal orientation. A reference orientation estimation method that calculates the highest density point of the crystal orientation that minimizes the difference.
金属材料の破壊原因の推定又は損傷率を評価する装置であって、
損傷又は破壊した金属材料に電子線を照射して各測定点の結晶方位を電子後方散乱回折像法により測定する測定部と、
データ処理部と、を含み、
前記データ処理部は、
前記各測定点のうち、結晶方位が回転した一部を除外して、結晶方位の最密度点を算出する最密度点算出処理と、
前記最密度点の結晶方位を基準方位として、前記基準方位に対する前記各測定点の結晶方位差を算出する方位差算出処理と、
前記各測定点の結晶方位差に基づいて、金属材料の破壊原因の推定又は損傷率を評価する処理と、を実行する、装置。
A device that estimates the cause of destruction of metallic materials or evaluates the damage rate.
A measuring unit that irradiates a damaged or destroyed metal material with an electron beam and measures the crystal orientation of each measurement point by electron backscatter diffraction.
Including the data processing unit
The data processing unit
The maximum density point calculation process for calculating the maximum density point of the crystal orientation by excluding a part of the measurement points whose crystal orientation has rotated, and
Orientation difference calculation processing for calculating the crystal orientation difference of each measurement point with respect to the reference orientation with the crystal orientation of the highest density point as the reference orientation.
An apparatus that performs a process of estimating the cause of destruction of a metallic material or evaluating a damage rate based on the crystal orientation difference of each measurement point.
請求項4に記載の装置であって、
前記データ処理部は、
前記最密度点算出処理において、前記測定部にて測定した他の測定点との結晶方位差が最小となる第1重心点を求めると共に、
前記測定部にて測定した全測定点のうち、第1重心点に対する結晶方位差の大きい所定割合を除外して、残る他の測定点との結晶方位差が最小となる最密度点を算出する、装置。
The device according to claim 4.
The data processing unit
In the maximum density point calculation process, the first center of gravity point that minimizes the crystal orientation difference from other measurement points measured by the measurement unit is obtained, and at the same time.
Of all the measurement points measured by the measuring unit, the maximum density point at which the crystal orientation difference with the remaining other measurement points is minimized is calculated by excluding a predetermined ratio having a large crystal orientation difference with respect to the first center of gravity point. ,apparatus.
請求項5に記載の装置であって、
前記金属材料はニッケル基超合金であり、
前記データ処理部は、
前記最密度点算出処理において、
前記測定部にて測定した全測定点のうち、第1重心点に対する結晶方位差の大きい70%〜50%の測定点を除外して、残る30%〜50%の測定点を対象に、結晶方位差が最小となる結晶方位の最密度点を算出する、装置。
The device according to claim 5.
The metal material is a nickel-based superalloy.
The data processing unit
In the maximum density point calculation process,
Of all the measurement points measured by the measuring unit, 70% to 50% of the measurement points having a large difference in crystal orientation with respect to the first center of gravity are excluded, and the remaining 30% to 50% of the measurement points are crystallized. A device that calculates the maximum density point of the crystal orientation that minimizes the orientation difference.
JP2017008732A 2017-01-20 2017-01-20 A device for estimating the reference orientation and estimating the cause of destruction of metal materials or evaluating the damage rate Active JP6805001B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017008732A JP6805001B2 (en) 2017-01-20 2017-01-20 A device for estimating the reference orientation and estimating the cause of destruction of metal materials or evaluating the damage rate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017008732A JP6805001B2 (en) 2017-01-20 2017-01-20 A device for estimating the reference orientation and estimating the cause of destruction of metal materials or evaluating the damage rate

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018116023A JP2018116023A (en) 2018-07-26
JP6805001B2 true JP6805001B2 (en) 2020-12-23

Family

ID=62985360

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017008732A Active JP6805001B2 (en) 2017-01-20 2017-01-20 A device for estimating the reference orientation and estimating the cause of destruction of metal materials or evaluating the damage rate

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6805001B2 (en)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004003922A (en) * 2002-04-01 2004-01-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Method for measuring remaining lifetime of material, and apparatus for measuring remaining lifetime using the same
JP4563701B2 (en) * 2004-03-17 2010-10-13 株式会社リガク X-ray crystal orientation measuring apparatus and X-ray crystal orientation measuring method
JP5583489B2 (en) * 2010-06-16 2014-09-03 株式会社日立製作所 Method and apparatus for evaluating damage of metal materials
JP6276963B2 (en) * 2013-10-28 2018-02-07 中部電力株式会社 Method for estimating fatigue history and remaining life of metal material

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018116023A (en) 2018-07-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6261178B2 (en) Charged particle beam device, sample processing method using charged particle beam device, and sample processing computer program using charged particle beam device
JP6490938B2 (en) Section processing method and section processing apparatus
JP5180924B2 (en) Crystal orientation analysis method
JP6557183B2 (en) Cutting tool life judging device, life judging method and program
TWI657241B (en) Measurement of small features using xrf
JP5410395B2 (en) Method and apparatus for evaluating crack growth rate of metallic material
US11837437B2 (en) Specimen machining device and information provision method
JP2004361140A (en) Method for controlling film thickness in thin film processing and system for executing the method
CN110927189A (en) A method for rapid characterization of texture by EBSD
JP7273663B2 (en) Frozen ground evaluation method and frozen ground evaluation device
KR20160038187A (en) Method for evaluating creep damage
JP6805001B2 (en) A device for estimating the reference orientation and estimating the cause of destruction of metal materials or evaluating the damage rate
JP2010164430A (en) Method and apparatus for evaluating creep damage of metallic material
JP6865569B2 (en) Evaluation method and evaluation device for evaluating creep damage of metallic materials
JP2004003922A (en) Method for measuring remaining lifetime of material, and apparatus for measuring remaining lifetime using the same
JP2012154891A (en) Plastic strain amount estimation device and plastic strain amount estimation method
JP2018059760A (en) Method of evaluating fatigue fracture of polycrystal metal
JP5855881B2 (en) Metal material failure cause estimation method and failure cause estimation system
JP2012002614A (en) Damage evaluation method and apparatus for metallic material
CN116772760A (en) Three-dimensional surface metrology of a wafer
JP4797509B2 (en) Destruction cause estimation apparatus and destruction cause estimation method
CN110243318B (en) Cross-section processing observation device and method, recording medium, and shape measurement method
CN109254022A (en) A method of measurement crystallite dimension
JP6904890B2 (en) Fracture cause estimation method and estimation system, and stress level estimation method and estimation system
JP2007248390A (en) Breakage life evaluation device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20191224

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20201014

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20201112

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20201203

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6805001

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250