粒界工学による新しい高耐腐食材料の開発

• Project/Area Number: 02F00784
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 外国
• Research Field: Material processing/treatments
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 粉川 博之 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): YANG Sen 東北大学, 大学院・工学研究科, 外国人特別研究員
• Project Period (FY): 2002 – 2003
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2003)
• Budget Amount: ¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000); Fiscal Year 2003: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2002: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
• Keywords: 粒界構造 / 粒界腐食 / オーステナイト / 鋭敏化 / レーザ表面溶融 / クロム欠乏 / 粒界制御 / 加工熱処理 / ステンレス鋼 / 焼鈍双晶 / クロム炭化物

Research Abstract

オーステナイト系材料は高温使用中に粒界腐食が問題となるが、材料中に低エネルギー粒界を効果的に導入することによって、粒界腐食し難い材料を作り出せる可能生があり、粒界工学とこの手法を呼ぶ。低エネルギー粒界の導入方法として、焼鈍双晶の利用が考えられる。そこで本研究では、オーステナイト系ステンレス鋼と高Ni合金をレーザ照射などによる表面加工熱処理法を用いて、材料中に低エネルギー粒界を数多く分散させることによって粒界構造分布を制御した材料を作製し、その耐食性と組織評価を行い、粒界工学による高耐腐食性材料の開発を目的とする。昨年度までの研究から、オーステナイト系ステンレス鋼の化学組成に応じて適切な加工熱処理条件を選択することによって、耐粒界腐食性に優れた粒界構造分布制御材料が作製できることが明らかになった。しかし、この加工熱処理条件は材料に予ひずみを与える点と熱処理時間が長い点に改善が求められる。そこで、本年度は、SUS304オーステナイト系ステンレス鋼に対して、レーザー表面照射によって加工熱処理を付与することによって粒界性格分布の変化の可能性を調査した。実験は、YAGレーザーの出力、走行速度、焦点位置を変化させて材料表面に照射し、表面領域の粒界性格分布をFE-SEM-EBSDによる結晶方位像観察(OIM)を行い、低エネルギー粒界密度および粒界性格分布を評価した。その結果、レーザー表面照射により低エネルギー粒界密度の高い表面領域を形成できる可能性が示された。さらに、レーザー表面照射後に熱処理を行うことにより、粒界性格分布を改善できる可能性も示された。粒界腐食試験現の結果も優れた耐粒界腐食性を示した。