モリブデン金属間化合物基合金の超高温特性の解明と材料設計原理の確立

• Project/Area Number: 21360334
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Structural/Functional materials
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 吉見 享祐 Tohoku University, 環境科学研究科, 准教授 (80230803)
• Project Period (FY): 2009 – 2011
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥18,330,000 (Direct Cost: ¥14,100,000、Indirect Cost: ¥4,230,000); Fiscal Year 2011: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000); Fiscal Year 2010: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2009: ¥11,180,000 (Direct Cost: ¥8,600,000、Indirect Cost: ¥2,580,000)
• Keywords: 超高温 / 耐熱材料 / 金属間化合物 / モリブデン / エネルギー変換

Research Abstract

これまでMo過剰なMo-Si-B合金では、1600℃における三元系状態図がいくつか提案されているが、本合金の用途などから、より高温の状態図が求められていた。そこで本研究では、1800℃におけるMo過剰側の三元状態図を実験的に定めると共に、凝固組織から熱処理組織への組織の発達について詳細を検討し、本合金に対する組織制御の指針を得ることができた。一方、このMo-Si-B合金にReおよびTiCを添加し、Mo-Re-Si-B四元系およびMo-Si-B-TiC五元系合金の1800℃における状態図の検討を行った。Mo-Re-Si-B合金では、Re添加によってMo固溶体の体積率が増加し、逆にMo_3Si金属間化合物の体積率が減少すること、ReはMo固溶体中に優先的に固溶すること、Reの添加量が10at%を超えた辺りからMo-Re金属間化合物であるσ相が生成することなどを明らかにした。また、Reを添加することでMo固溶体中のSi濃度も上昇し、このSi量の増加によってMo固溶体は顕著に硬化し、その硬化率がLabusch限界に従うことなどを示すことができた。Mo-Si-B-TiC合金では、TiCが安定相として分離するため、Mo固溶体、Mo_3Si金属間化合物、Mo_5SiB_2ボライド、TiCカーバイドの四相合金となることを、世界で初めて見いだした。また、TiCの添加量を適正化することによって、微細でかつMo固溶体が母相となりうる組成が存在することを発見した。これによって、今後、Mo-Si-B基合金の合金開発と組織制御が大きく前進することが期待される。

Research Products

• [Journal Article] Phase Formation and Solidification Routes Near Mo-Mo_5SiB_2 Eutectic Point in Mo-Si-B System (2010)
  • Author(s): Seong-Ho Ha, Kyosuke Yoshimi, Kouichi Maruyama, Rong Tu, Takashi Goto
  • Journal Title: Materials Transactions Volume: 51 Pages: 1699-1704
  • NAID: 10026600350
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Mo-Si-B合金中のReの分配挙動と組織形成に及ぼす影響 (2010)
  • Author(s): 山口亮, 河星鎬, 吉見享祐, 丸山公一
  • Journal Title: 日本学術振興会耐熱金属材料第123委員会研究報告 Volume: 51 Pages: 245-252
• [Journal Article] As-cast Microstructure of Mo-Si-B Ternary Alloys and Their Evolution by Heat Treatment (2009)
  • Author(s): Song-Ho Ha, Kyosuke Yoshimi, Kouichi Maruyama
  • Journal Title: Proceedings of Processing and Fabrication of Advanced Materials XVIII 2 Pages: 937-946
• [Journal Article] As-cast Microstructure and Their Changes by Heat Treatment in Mo-Si-B Ternary Alloys (2009)
  • Author(s): Song-Ho Ha, Kyosuke Yoshimi, Kouichi Maruyama
  • Journal Title: 日本学術振興会耐熱金属材料第123委員会研究報告 50 Pages: 243-254
• [Journal Article] Effect of Heat Treatment on Microstructure Evolution in Mo/Mo_5SiB_2 Alloys (2009)
  • Author(s): Song-Ho Ha, Kyosuke Yoshimi, Kouichi Maruyama
  • Journal Title: 日本学術振興会耐熱金属材料第123委員会研究報告 50 Pages: 315-324
• [Presentation] Microstructure Evolution and Solubility Change of Constituent Phases in Mo-Si-B Based Alloys at 1800℃ (2011)
  • Author(s): Kyosuke Yoshimi, Seong-Ho Ha, Maruyama Kouichi
  • Organizer: TMS 2011 Annual Meeting
  • Place of Presentation: San Diego, CA, USA
  • Year and Date: 2011-03-01
• [Presentation] Mo-Si-B合金中のReの分配挙動と組織形成に及ぼす影響 (2010)
  • Author(s): 山口亮, 河星鎬, 吉見享祐, 丸山公一
  • Organizer: 日本学術振興会耐熱金属材料第123委員会11月期研究会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2010-11-05
• [Presentation] Solubility Changes in Constituent Phases at 1800℃ in Mo-Si-B System (2010)
  • Author(s): 河星鎬, 吉見享祐, 丸山公一
  • Organizer: 日本金属学会
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2010-09-25
• [Presentation] 素粉末を用いた放電プラズマ焼結法によるMo-Si-B合金の合成と熱処理による組織変化 (2010)
  • Author(s): 木村隆紀, 河星鎬, 吉見享祐, 丸山公一
  • Organizer: 日本金属学会
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2010-09-25
• [Presentation] Mo_<99>-Mo_5SiB_2 Eutectic Reaction in Liquidus Projection of Mo-Si-B System (2010)
  • Author(s): 河星鎬, 吉見享祐, 丸山公一
  • Organizer: 日本金属学会
  • Place of Presentation: つくば
  • Year and Date: 2010-03-30
• [Presentation] As-cast Microstructure of Mo-Si-B Ternary Alloys and Their Evolution by Heat Treatment (2009)
  • Author(s): 河星鎬, 吉見享祐, 丸山公一
  • Organizer: Processing and Fabrication of Advanced Materials XVIII
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 2009-12-12
• [Presentation] Effect of Heat Treatment on Microstructure Evolution in Mo/Mo_5SiB_2 Alloys (2009)
  • Author(s): 河星鎬, 吉見享祐, 丸山公一
  • Organizer: 日本学術振興会耐熱金属材料第123委員会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2009-11-10
• [Presentation] Solidification Behavior and Microstructure Evolution by Heat Treatment in Mo-Si-B Ternary Alloys (2009)
  • Author(s): 河星鎬, 吉見享祐, 丸山公一
  • Organizer: 日本金属学会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2009-09-15
• [Presentation] As-cast Microstructure and Their Changes by Heat Treatment in Mo-Si-B Ternary Alloys (2009)
  • Author(s): 河星鎬, 吉見享祐, 丸山公一
  • Organizer: 日本学術振興会耐熱金属材料第123委員会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2009-07-13