Depuis 50 ans, Des chercheurs de l'Institut national des sciences des matériaux (NIMS) ont mené des tests détaillés à court et à long terme sur une grande variété de matériaux de structure fabriqués au Japon pour s'assurer qu'ils peuvent résister aux contraintes à long terme. Maintenant, Les scientifiques du NIMS ont examiné ces données, dans la revue Science et technologie des matériaux avancés , résumant les principales conclusions de l'institut.

En 1966, Le prédécesseur du NIMS, l'Institut national de recherche sur les métaux, a lancé son « projet de fiche de données de fluage ». Le but de ce projet était de déterminer la contrainte nécessaire à la rupture des aciers et alliages réfractaires en 100, 000 heures (environ 11,4 ans) à des températures élevées. Ces données de « résistance à la rupture par fluage » étaient initialement nécessaires pour déterminer les contraintes admissibles auxquelles les métaux pourraient être exposés dans les centrales électriques. Mais plus récemment, ces données ont été utilisées pour évaluer combien de temps les pièces de la centrale électrique ont avant qu'elles ne commencent à s'user.

Un peu plus d'une décennie plus tard, en 1978, Le NIMS a également commencé à assembler ce qui est devenu une énorme base de données sur les propriétés de fatigue des matériaux de structure utilisés dans de nombreuses industries, y compris les automobiles et les avions. La fatigue décrit comment les fissures se propagent dans un métal au fil du temps. Les tests de fatigue consistent à placer un échantillon de métal sous des charges répétitives, appelés cycles, pour voir combien de temps il faut pour qu'une fissure se développe et se propage. Ces tests sont effectués à température ambiante et à haute température. Les échantillons sont exposés à un nombre relativement faible de cycles (de l'ordre de 10 millions de cycles) ou jusqu'à 10 milliards de cycles, durant plusieurs années.

Les données du NIMS ont révélé que la résistance au fluage à long terme des matériaux varie, et que les scientifiques doivent choisir le type de méthode d'analyse des données de rupture par fluage en fonction du type de matériau. La façon dont le fluage se produit dans les matériaux pendant les essais ne dépend pas seulement de la quantité de contrainte appliquée, mais aussi sur les conditions de température. Les chercheurs ont découvert que les matériaux réagissent différemment à des températures variables en fonction de leur composition chimique, les quantités d'éléments mineurs qu'ils contiennent, et la taille des grains cristallins. Aciers ferritiques réfractaires, qui sont couramment utilisés dans les centrales thermiques, ont été trouvés à très long terme, résistance au fluage inhérente. Mais cette résistance au fluage dépend de la quantité de solutés mineurs présents dans l'acier.

Limites de fatigue, d'autre part, sont affectés par la résistance à la traction et la dureté d'un métal. De façon intéressante, Les scientifiques du NIMS ont découvert que certains métaux peuvent durer incroyablement longtemps sans former de fissures tant qu'ils sont constamment exposés à la température ambiante. Ces mêmes métaux, cependant, finirait par former des fissures s'il était exposé à la même contrainte mais à haute température.

Jusqu'à maintenant, les fiches de données de fluage et de fatigue développées au NIMS ont été utilisées principalement à des fins industrielles. L'institution vise désormais à améliorer l'accessibilité afin que les données puissent également être utilisées par les universitaires.