2017 Fiscal Year Research-status Report
ニオブ基合金に適用する耐高温酸化性表面改質層の形成と状態図データベースの構築
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17K06865
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| Research Institution | Hokkaido University of Science |
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Principal Investigator |
齋藤 繁 北海道科学大学, 工学部, 教授 (30382477)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 合金状態図 / 熱処理 / タイライン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、テトラアーク引上炉を用いて合金試料の溶解と引上を同時に行い、合金元素の密度差による成分偏析を逆に利用して合金試料を作製した。作製した合金試料は1150℃の均質化熱処理を施し、各部での局所平衡から広い組成範囲での相平衡を明らかにすることが狙いである。詳細な断面組織観察と各元素の定量分析を行い、得られた結果をもとに三元系合金状態図について検討した。
①1150 ℃のNb-Re-Si三元系合金状態図には不明な点が多く、本研究ではNb基合金の組成を提案するために重要な情報となる、Nb固溶体相に固溶するSi量とNb5Si3相に固溶するRe量がそれぞれ非常に小さいことを明らかにした。特に、表面改質層はReが主要元素であるため、表面改質層からReがNb基合金側に拡散しないことが望ましい。また、この三元系にはNb-Re-Si三元化合物相が存在し、この相はNb固溶体相とNb5Si3相との三相が共存する領域を形成した。しかし、このような三元化合物相に関する情報は見当たらず、Nb-Re-Si三元化合物相を同定することが今後の課題であり、Nb-Re-Si三元系合金状態図の解明を継続して遂行する。
②1150 ℃のNb-Re-Al三元系合金状態図に関しても不明な点が多く、本研究ではNb固溶体相中のRe量が増加するとNb固溶体相に固溶するAl量は非常に小さいことを明らかにした。特に、表面改質層の耐酸化性付与にはアルミナ皮膜の形成・維持が不可欠であるため、Nb固溶体相とタイラインを結ぶRe-Nb基合金相にはAlが固溶しないことが望ましい。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究ではテトラアーク式引上炉を用いて試料作製を行っているが、非常に細かなテクニックが必要であり、本研究を担当する大学院生へ伝授するのに時間を要した。また、引上軸として用いる金属試料の溶解が結晶成長部中に形成する各合金相の組成に大きく影響するため、金属試料の選定および作製方法を十分に考慮することが課題であった。
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| Strategy for Future Research Activity |
三元系合金状態図データベースの構築に関しては、テトラアーク式引上炉を用いて作製した試料をもとに検討を進めているが、得られた一連の研究成果をもとにアーク溶解法による試料作製を同時に行う。これは状態図中に不足している部分の合金組成をピンポイントで作製することができるため、試料数を増加することで多くのタイラインが得られる。また、熱サイクル酸化試験に関しては平成30年度に熱サイクル酸化試験用電気炉を導入するため、すでに均質化熱処理を施したRe-Si-Al合金を用いて耐酸化性を検討する。
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| Causes of Carryover |
（理由）
当初の研究計画では、平成29年度に熱サイクル酸化試験用電気炉を導入する予定であった。しかし、本学のキャンパス再整備計画に伴い、導入先である新実験棟の竣工が平成30年3月末であり、熱サイクル酸化試験用電気炉を導入することができなかった。
（使用計画）
平成30年7月に熱サイクル酸化試験用電気炉一式を搬入・設置し、動作確認等を行った後、8月より本格的に使用を開始する計画である。
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Research Products
(2 results)
