2000 Fiscal Year Annual Research Report
高純度化に伴う先端鉄鋼材料の特性劣化と有効不純物元素による最適合金設計
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11305050
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
森永 正彦 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (50126950)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
湯川 宏 名古屋大学, 工学研究科, 助手 (50293676)
田中 信夫 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (40126876)
村田 純教 名古屋大学, 工学研究科, 助教授 (10144213)
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| Keywords | 鉄鋼材料 / 水蒸気酸化 / 微量元素 / 合金設計 / 不純物元素 / 耐熱鋼 |
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| Research Abstract |
これまで、材料中の不純物元素は極力下げた方が良いと考えられてきた。しかし、諸特性のバランスが要求される多くの金属材料では、適量の微量元素は有害ではなくむしろ必要である。本研究は、金属材料中の「微量元素の役割」を再評価し、微量元素の積極的な利用によって安価かつ高性能な材料を創製するための基礎研究である。
具体的には、超々臨界圧火力発電プラント用材料として重要な高クロム・フェライト系耐熱鋼に対象を絞り、微量元素(イオウ(S)、ホウ素(B)による特性向上のメカニズムを、明らかにすることを目的としている。
平成12年度の研究から以下の成果を得た。
(1)モデル合金を用いて、650℃での水蒸気酸化試験を行い、微量のイオウ(S)の存在により、高クロム・フェライト鋼の耐水蒸気酸化特性が著しく改善されることを確認した。
(2)さらに、表面のオージェ電子分光分析より、イオウ(S)は鋼中のCrの表面への拡散を促進し、安定なCr_2O_3皮膜を作る効果があることを明らかにした。
(3)またFe-100ppmBの試験片を作り、微量のホウ素(B)の効果を、陽電子消滅法を用いて調べた。その結果、ホウ素(B)は原子空孔と結びつきやすく原子空孔の易動度を減らす効果があることがわかった。このため、ホウ素(B)には、原子の拡散を抑え、高温での組織安定性を高める効果がある。
このようにイオウ(S)およびホウ素(B)の効果についての有用な知見を得た。
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[Publications] M.Morinaga. 他: "Remarkable improvement in steam oxidation resistance due to the presence of sulfur in high Cr ferfriticlteels"ISIJ Intematonal. 41,(3). 314-316 (2001)
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[Publications] 仲井正昭,森永正彦 他: "Sの極微量残存によるフェライト系耐熱鋼の耐水蒸気酸化特性の改善"材料とプロセス. 13(6). 1213 (2000)
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[Publications] 村田純教,森永正彦 他: "高Crフェライト系耐熱鋼の耐水蒸気酸化性に対する不純物Sの有効性"Proc.of Inter.Workshop on the Ultra-Steel. 352-353 (2001)
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[Publications] Y.Murata,M.Morinaga 他: "Role of an impurity element on inprovement in sterm oxidation of high Cr Ferritic steels."Proc.of 3rd EPRI conf.on Advances in Materials technology for Fossil Power Plants. (In press). (2001)
