In situations where materials are rare difficult to obtain, the ability to test small specimens is becoming increasingly important, particularly for aerospace. In the nuclear power generation field, tensile and small punch testing of small specimens is being utilized to evaluate integrity. In this study, we designed and validated small specimens suitable for aircraft engine components. A fixture for small plate specimens was optimized using finite element analysis to ensure uniform stress distribution, and the specimens were manufactured through precision machining. Tensile tests and creep rupture tests were conducted, and the results were analyzed and compared with those from round specimens made from the same alloy. The yield strength and tensile strength of the small plate specimens were within 5 % of the round specimens, but there was less elongation compared to the round specimens. The difference in the decrease in elongation of the round specimens and small plate specimens was analyzed using the Voce equation to identify the cause. The approach used in this study enables the evaluation of the mechanical properties of engine components with limited material options or those in operation, and is expected to be utilized for monitoring the condition of critical components.

초전도 마그네트 구조용 부재로 최근 개발된 오스테나이트계 스테인레스강 JN1 모재, GTA 용접부 및 열처리재에 대한 기계적 성질을 조사하기 위해 실온(293K)에서 극저온(4K)까지의 온도에서 소형펀치(Small Punch)시험을 실시하였다. GTA 용접부의 용융선 근방의 극저온 기계적 성질은 모재와 용접금속에 비해 크게 저하하였다. 4K에서 실험된 용융선 시험편으로 얻어진 하중-변위곡선상에서 부하의 초기 단계에 보통의 서레이션과 다른 pop-in이 관찰되었고, 이때 시험편 표면의 용융선 근처에서 약 0.1-1mm 정도의 크랙이 발생하였다. 열처리재의 기계적 성질은 열처리 시간과 온도의 증가 또는 시험온도의 저하에 따라 크게 저하되었다. 위의 결과에 기초하여 본 연구에서 실시한 소형 시험편을 사용하는 SP 시험법은 극저온에서 JN1 강의 모재와 열처리재뿐 만 아니라 GTA 용접부의 기계적 성질을 평가할 수 있는 유용한 시험법이었다.