2015 Fiscal Year Annual Research Report
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15H04153
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
林 重成 東京工業大学, 理工学研究科, 准教授 (10321960)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鵜飼 重治 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00421529)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | アルミナスケール形成オーステナイト系耐熱鋼 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Fe-Ni-Cr-Al-Cu合金上に形成するアルミナスケールの形成におよぼすCuの影響を確認する目的で、Cu濃度の異なる合金を作成し、その初期酸化挙動をin-situ高温X線回折実験により検討した。実験室系のin-situ実験では、酸化のごく初期における酸化物の形成挙動を確認することが困難であったことから、SPring-8の放射光を用いた実験を行った。
in-situ実験は、単純化を目的としてNi-Cr-Al-Cu系合金を用いて行った。アルミナスケールが形成した高Cu添加合金では、酸化の初期にCuOの形成が認められ、極めて微弱なNiOが形成した後に、Alを含むスピネル型酸化物が形成してその後アルミナスケールが形成する事が分かった。一方、アルミナスケールが形成しないCu無添加合金では、酸化の初期にはクロミアスケールが形成し、その後NiOが形成する事が分かった。これらの結果から、酸化初期のCuOの形成がアルミナスケールの形成に影響を与えていることが示唆された。
Fe-Ni-Cr-Al-Cu系の相平衡領域に関する検討からは、1000℃において平均Al濃度が7.7at%までは高Al金属間化合物相は出現しないが、平均Al濃度がそれを超えるとNiAl相が形成することが明らかとなった。現状では7.7at%Al合金のアルミナスケール形成能は十分とは言えず、Cu添加の効果とあわせてH28年度にさらにアルミナスケールの形成手法を詳細に検討する予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
H27年度に予定していた二次元検出器の導入が終わり、検出器のデータ測定に若干の問題はまだ残っているものの、十分なIn-situ測定が進められるようになった。
酸化のごく初期における酸化物の構造変化は導入した検出器を用いても困難であることが分かったが、それは当初の想定内であり、SPring-8の放射光を用いた測定から、モデル合金として作成したNi-Cr-Al-Cu系の合金での測定を行い、酸化初期に形成するCuがアルミナスケールの形成と関係していることまでを明らかにした。今後はこの結果をFe-Ni-Cr-Al-Cu系へと展開する必要があるが、1年目の目的であった、初期酸化挙動に関する研究は順調に進展していると言える。
五元系の平衡組成の検討については、全体像の解明までは現状で至っていないが、1%以下のAl濃度の増加が金属間化合物相の析出をもたらすことが明らになっており、この結果から、本研究で目的とする単相オーステナイト合金における耐酸化性確保のためには、合金中のアルミニウム濃度をより低減させる（増加させる事は出来ない）必要があることが分かった。この結果に基づき、H28年度以降において、より低Al濃度化を目的とした検討を進める必要があることが分かった。
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| Strategy for Future Research Activity |
H27年度の研究結果を踏まえ、H28年度の研究では以下の点について研究を推進する。
１．H27年度の研究をさらに継続し、初期酸化挙動におよぼすCuの影響について、In-situ高温X線回折実験により明らかにする。なお、実験室系のX線回折装置では、800℃までの昇温中の酸化挙動をIn-situ測定することが困難であったことから、SPrring-8の放射光を積極的に活用する。また、X線回折装置の入射X線の強度を上げることを目的として、集光ミラーを新たに購入することとしている。
２．合金中の酸素の拡散の拡散に及ぼすCuの影響を検討するために、モデル合金を含む異なる合金系において内部酸化挙動を検討する。
３．NiAl相の析出の有無による機械的特性の変化、Cuの機械的特性におよぼす影響を調査する。
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