2004 Fiscal Year Annual Research Report
無垢の鉄よりも4倍の比強度をもつ軽量高強度鉄の創製
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15656175
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
中嶋 英雄 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (30134042)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
玄 丞均 大阪大学, 産業科学研究所, 助手 (50346178)
多根 正和 大阪大学, 産業科学研究所, 助手 (80379099)
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| Keywords | ポーラス金属 / 多孔質金属 / 発泡金属 / 凝固 / 強度 / ガス溶解度 / 窒素 / 固溶強化 |
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| Research Abstract |
本研究は、高圧の窒素あるいは水素とアルゴンガスとの混合ガス雰囲気において、鉄を溶解した後、一方向凝固させてポア(気孔)の配列したロータス型ポーラス鉄を作製し、その機械的強度を調べ、無垢の鉄よりも4倍の比強度を有する軽くて強い鉄を開発することを主な目的とした。
鉄の熱伝導度は低いため、従来の鋳造法では均質な気孔を有するポーラス鉄の作製は難しかったが、我々は、新しく「連続帯溶融法」を発明し均一な気孔をもつポーラス鉄の作製に世界で初めて成功した。この製法をポーラスステンレス鋼の作製に応用した論文(鉄と鋼に出版済み)は平成17年3月日本鉄鋼協会から俵論文賞を受賞することになった。また、本製造方法は15カ国に国際特許出願し、一部の国から特許権を獲得している。窒素ガスおよび水素ガスの混合ガスを用いて作製したロータス型ポーラス鉄には0.05-0.08%の窒素、20ppmほどの水素が含まれていることを確認した。その水素はポーラス鉄の機械的強度にはほとんど影響しないが、窒素はポーラス鉄の比強度を2〜4倍も上昇させることを見出した。この強度増加は、窒素による固溶強化によることを明らかにした。
窒素、水素およびアルゴン分圧を変化させてポーラス鉄の気孔率、ポアサイズなどの制御方法をも確立した。
以上の2年間の研究により、当初の目標を達成することができた。
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