2008 Fiscal Year Annual Research Report
超高速一方向共晶凝固と共析分解・球状化熱処理による高靱性耐熱ニオブ基合金の実現
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19206071
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
三浦 誠司 Hokkaido University, 大学院・工学研究科, 准教授 (50199949)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
毛利 哲夫 北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (20182157)
滝沢 聡 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教 (20240632)
渡辺 精一 北海道大学, エネルギー変換マテリアル研究センター, 教授 (60241353)
大笹 憲一 北海道大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (90111153)
三島 良直 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (00143660)
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| Keywords | 一方向凝固 / 高温強度 / 靭性 / ニオブ / シリサイド |
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| Research Abstract |
前年度の結果に基づき、それらをさらに進展させるとともに、本年度は以下の項目を付け加え、組織制御の支配因子を明らかにすることを目的とした。
(1) 共晶凝固過程に及ぼす添加元素の影響の把握と新たな凝固シーケンスの探求
(2) 共析分解過程に及ぼす添加元素の影響の把握
(3) 機械的性質の調査と組織制御へのフィードバック
凝固速度と棒状ニオブサイズおよび共晶セルサイズの関係をさらに定量的に把握するために、1.5-1500mm/hの広い凝固速度範囲で一方向凝固を行い、凝固速度上昇によってより適切な二相の方位関係と分散状況が得られる事が判った。2元系共晶のセルラーオートマトン法による凝固組織シミュレーションおよびその3元系への拡張を行い、過冷度の影響からこれらの現象が理解できる事が明らかとなった。凝固組織中のNb/Nb_3Si界面の原子配列を高分解能TEMによって観察し、FESEM-EBSD分析によって得られた結果が確認されるとともに、レッジ構造の存在が明らかとなった。
合金設計手法を模索するため、Nb_3Si相の相安定性を大きく変化させない条件の実験的検証を試みた。Nb_3Si相に対する安定化元(タンタル)と不安定化元素(タングステン、モリブデンなど)の同時添加から、共晶-共析という基本的な組織形成過程を維持したまま、固溶体強化のための合金設計が可能である事が明らかとなった。
機械的性質の理解のため、高温圧縮試験を実施し、組織学的要因との対応を調査した。ラメラサイズが大きい程、また、球状化の程度が進む程、常温での靭性が向上するが、高温強度は若干犠牲になること、さらに高温変形が球状化に及ぼす影響が確認された。
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