レーザー照射による酸化物分散強化傾斜機能材料開発に関する研究

• Project/Area Number: 06750702
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Composite materials/Physical properties
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 柴山 環樹 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (10241564)
• Project Period (FY): 1994
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1994)
• Budget Amount: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 1994: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
• Keywords: レーザー / 酸化物分散強化 / 傾斜機能材料 / 核融合

Research Abstract

レーザー照射は、局所的に融点直下まで瞬時に加熱出来、照射を中止することにより急速冷却が可能である。その、特徴を用いて従来にない機能を発現する材料の開発が試みられている。一方、酸化物分散強化鋼は高温強化だけでなく耐照射特性に優れていることが明らかになってきた。しかしながら、強加工に起因する強度の異方性が構造材料に適用する場合、問題となっている。そこで、本研究ではレーザー照射を酸化物分散強化鋼にの表面改質に適用し強度の異方性を改善すること及び高温材料として期待されているTiALと接合し耐照射性及び高温強度にも優れた傾斜機能材料の開発に関する基礎的知見を得る事を目的とした。TiAlとの接合には、昨年度実施した奨励研究(A)において試みたTi、Al多層膜にレーザー照射を行うことによって合金化する事を適用し接合界面における組成の傾斜化を検討した。
供試材として市販のMA957酸化物分散強化鋼を用いた。試料の形状は、棒鋼で30Ф×100である。レーザー照射には、3kW炭酸ガスレーザー加工機を本研究費で購入したコンピューターで制御し用いた。押し出し方向に対して平行と垂直に棒鋼をレーザー照射した。いずれの表面も、加工ガスがレーザー照射方向に吹き付けられるため急速溶解凝固した液的状の組織を呈していた。レーザ照射による熱影響を知らべるためそれぞれの切断方向に対し垂直に切断し金相観察を行った。表面から数μmの領域には、微細な空孔が観察出来た。しかし、それ以降の領域には観察出来ずほぼレーザー照射前と同様の組織を呈していた。そこで、400kV高分解能分析電子顕微鏡を用いて微細組織の同定を行ったところ、表面部分の組織は加工組織が消滅しほぼラス状のベイナイトを形成しており組織からは表面部分の組織の異方性は改質されたと考えられる。また、所々非晶質が観察されレーザー照射による非平衡相形成が認められた。