2022 Fiscal Year Annual Research Report
Measures to cracking and oxygen contamination in the selective laser melting method of high-strength Ni-based superalloys
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22H01366
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
筧 幸次 東京都立大学, システムデザイン研究科, 教授 (70185726)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
角田 直人 東京都立大学, システムデザイン研究科, 教授 (70345437)
村上 秀之 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 構造材料研究拠点, 上席研究員 (30212252)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | Ni基超合金 / 酸素混入 / クリープ / イットリウム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(1)ニッケル基超合金 IN718 の組織，高温機械的特性に対するイットリウム (Y) 添加の影響について調べた． この研究では，Y の範囲 (0 wt.% -0.58 wt.%) を含む合金が，選択的レーザー溶融法を使用して製造された． その後，溶体化および時効熱処理を行った． 機械的特性は，650°C での高温引張試験と クリープ試験によって評価した． 結果は，0.07wt.％までのＹの添加は，引張およびクリープ延性の両方を高めた． 最大の延性は，0.07wt.%で観察された． Ｙ添加量さらなる増加は，引張試験およびクリープ試験の両方で延性の低下をもたらしたが，引張強度は0.07wt％で最小であり，Y 添加のさらなる増加に伴って増加した． Y の微量添加による延性の改善は，Y の粒界偏析に起因する可能性があり，これがδ相析出物の形態変化と，粒界での Y2O3 の形成による混入酸素の安定化につながった． ただし，Y 含有量が高くなる(>0.07 wt.%)と，延性への有益な効果は，粒界および樹状間領域での Y に富む Ni5Y および NbC 相の析出により低下した． 一方，Y を多く添加した試験片は，Y の固溶と Ni5Yおよび NbC 相の析出によって機械的に強化された．
(2)積層造形技術で作製されたハイエントロピー金型合金合金へ，微量のYを添加して固溶酸素を酸化物として固定化を試みた．Yを添加した材料を用いて，積層造形およびY添加がHEAへの機械的特性並びに組織に及ぼす影響について調べた． Y添加により，添加元素であるAlやTiの酸化がより安定なY2O3の生成により抑制され，粒界におけるDP(Discontinuous Precipitation)L12相の析出が抑制され，引張延性およびクリープ寿命・延性が改善された．酸素混入が不可避な積層造形において，混入酸素を固定化するY添加は効果的手法であることを明らかにした
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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
(1)TiAl4822合金，固溶強化合金Hastelloy Xおよび析出型強化型合金IN718において，Yの効果を明確にすることができた．
(2)600℃予熱により，Nb偏析が軽減され，クリープ特性が向上することを明らかにできた．
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| Strategy for Future Research Activity |
(1) Y添加が，粒界強化に及ぼす影響メカニズムが，不明であるので，粒界性状について重点的に調べる．
(2)酸素の混入多い多い，デポジション方式(DED：Direct Energy Deposition)でIN718およびTiAl4822合金試料を作製して，酸素混入の影響を調べる
(3)予熱の効果について，有限要素法を用いて温度勾配，冷却速度の観点から明らかにする．
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