2016 Fiscal Year Research-status Report
ナノ・メゾ組織制御による高強度粒子分散強化合金の創製と強化機構の実験的解明
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15K21593
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| Research Institution | Kurume National College of Technology |
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Principal Investigator |
岩田 憲幸 久留米工業高等専門学校, 材料工学科, 准教授 (40397534)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 機械的合金化 / 粒子分散強化合金 / 衝撃特性 / 引張延性 / 雰囲気影響 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成28年度は、Al添加鉄基粒子分散強化合金のナノ・メゾスケールでの微細組織観察と構造解析に重点を置いた。先ず、O, N量を制御したArガス雰囲気下で機械的合金化(Mechanical Alloying: MA)処理後、1150℃の熱間押出により製造した過剰酸素(Excess Oxygen: Ex.O)量やN量の異なる2種の合金に対し、初年度と同様のシャルピー衝撃試験を行い、これらの破断面を電界放出形オージェ電子分光(FE-AES)分析装置により解析し、Ex.O量が増大した際の酸化物粒子の析出形態が衝撃特性に及ぼす影響を明らかにした。16Cr-4Al-0.1Ti-0.35Y2O3の合金成分においては、低Ex.O材(Ex.O = 0.08wt%)は高Ex.O材(Ex.O = 0.39wt%)よりも、合金中に析出したメゾスケールAl2O3粒子の数密度が大きく低下している。次に、上記の合金成分をベースに、第三元素としてZrを添加した低Ex.O合金を製造し、高分解能透過型電子顕微鏡(HR-TEM)観察を行ったところ、粒界上の析出粒子の数が増大していることが判明した。Zr添加材中の酸化物粒子径(約3-5nm)は、Zr無添加材中のそれ(約7nm)に比べて小さく、数密度は約5倍高くなっている。また、ArおよびH2ガス雰囲気下でMA処理後、1150℃の真空加圧焼結により製造したMA雰囲気ガスの異なる2種の合金(15Cr-2W-4Al-0.8Zr-0.35Y2O3)のナノ・メゾ組織を評価した結果、Arガスを雰囲気としたMAプロセスを経た場合のみ、合金中にArバブルの形成が観察された。一方、H2ガス雰囲気下MA処理材の結晶粒径はArガス雰囲気下MA処理材に比べ、微細且つ均一化している。すなわち、これらのナノ構造のみならず、メゾ構造を複合的に組織制御させることにより、引張延性が増大したと言える。
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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
高強度粒子分散強化合金の創製の鍵となる技術開発として、ナノ・メゾ組織制御に向けたMA雰囲気影響の実験的評価や第三元素の添加を試みた結果、Al添加材において、H2ガスを雰囲気としたMAプロセスの適用およびZrの添加により、衝撃特性や引張延性が顕著に改善されることが判明した。すなわち、酸化物粒子の微細化(ナノ組織制御)のみならず、酸化物粒子の粒界析出および結晶粒径の均一化(メゾ組織制御)などを図ることで、クリープ強度の向上が期待できることを確認した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、Al-Zr添加材の強度の温度依存性を明確にするための実験を行う必要がある。ArおよびH2ガス雰囲気下でMA処理後、1150℃の真空加圧焼結により製造したMA雰囲気ガスの異なる2種の合金(15Cr-2W-4Al-0.8Zr-0.35Y2O3)の室温から700℃までの引張試験を行い、引張強度および全伸びの温度変化を明らかにし、H2ガスを雰囲気としたMAプロセスの適用性について、ナノ・メゾ組織制御から評価する。
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| Causes of Carryover |
引張試験の実施を計画していたが、製造した合金のEx.O量が目標値に達せず、購入を予定していた合金製造や試験片作製に伴う必要経費が計上されなかったため。また、研究代表者の所属研究機関から、発表者として国際会議へ参加する際の諸経費（登録費および渡航費）の一部助成があったため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
引張試験の実施を目的とした合金製造に伴う必要経費に充てるとともに、研究成果の公表のため、国際会議などへ参加する際の旅費に充当する。
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