De afgelopen 50 jaar, onderzoekers van het National Institute for Materials Science (NIMS) hebben gedetailleerde korte- en langetermijntests uitgevoerd van een breed scala aan structurele materialen die in Japan zijn vervaardigd om ervoor te zorgen dat ze bestand zijn tegen langdurige spanningen. Nutsvoorzieningen, NIMS-wetenschappers hebben deze gegevens beoordeeld, in het journaal Wetenschap en technologie van geavanceerde materialen , een samenvatting van de belangrijkste bevindingen van het instituut.

In 1966, De voorganger van NIMS, het Nationaal Onderzoeksinstituut voor Metalen, lanceerde zijn "creep data sheet-project". Het doel van dit project was om de spanning te bepalen die nodig is om hittebestendige staalsoorten en legeringen in 100, 000 uur (ongeveer 11,4 jaar) bij hoge temperaturen. Deze gegevens over de "kruip-breuksterkte" waren aanvankelijk nodig om de toelaatbare spanningen te bepalen waaraan metalen in energiecentrales kunnen worden blootgesteld. Maar meer recentelijk deze gegevens zijn gebruikt om te beoordelen hoe lang het nog duurt voordat onderdelen van elektriciteitscentrales beginnen te slijten.

Iets meer dan een decennium later, in 1978, NIMS begon ook met het samenstellen van wat een enorme database is geworden van vermoeiingseigenschappen van structurele materialen die in tal van industrieën worden gebruikt, inclusief auto's en vliegtuigen. Vermoeidheid beschrijft hoe scheuren zich in de loop van de tijd in een metaal voortplanten. Vermoeidheidstests omvatten het plaatsen van een metaalmonster onder herhaalde belasting, cycli genoemd, om te zien hoe lang het duurt voordat een scheur zich ontwikkelt en zich voortplant. Deze tests worden uitgevoerd bij kamertemperatuur en hoge temperaturen. Monsters worden blootgesteld aan een relatief klein aantal cycli (in het bereik van 10 miljoen cycli) of tot 10 miljard cycli, een aantal jaren aanhouden.

NIMS-gegevens hebben aangetoond dat de kruipsterkte van materialen op lange termijn varieert, en dat wetenschappers het type analysemethode voor kruipbreukgegevens moeten kiezen op basis van het type materiaal. Hoe kruip optreedt in materialen tijdens het testen, hangt niet alleen af ​​van de hoeveelheid uitgeoefende spanning, maar ook op de temperatuuromstandigheden. De onderzoekers hebben ontdekt dat materialen verschillend reageren op variërende temperaturen, afhankelijk van hun chemische samenstelling, de hoeveelheden kleine elementen erin, en de kristalkorrelgrootte. Ferritische hittebestendige staalsoorten, die vaak worden gebruikt in thermische centrales, bleken een zeer langdurige, inherente kruipsterkte. Maar deze kruipsterkte is afhankelijk van de hoeveelheid kleine opgeloste stoffen die in het staal aanwezig zijn.

Vermoeidheid grenzen, anderzijds, worden beïnvloed door de treksterkte en hardheid van een metaal. interessant, NIMS-wetenschappers hebben ontdekt dat sommige metalen ongelooflijk lang meegaan zonder scheuren te vormen, zolang ze constant worden blootgesteld aan kamertemperatuur. Deze zelfde metalen, echter, zou uiteindelijk scheuren vormen bij blootstelling aan dezelfde spanning maar bij hoge temperatuur.

Tot nu toe, de bij het NIMS ontwikkelde datasheets over kruip en vermoeiing zijn vooral voor industriële doeleinden gebruikt. De instelling zet nu in op het verbeteren van de toegankelijkheid, zodat de data ook door wetenschappers gebruikt kunnen worden.