2012 Fiscal Year Annual Research Report
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24246117
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Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
粉川 博之 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10133050)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 粒界工学 / 対応粒界 / オーステナイト / ステンレス鋼 / 加工熱処理 / 溶接熱影響 / 粒界腐食 / 粒界性格分布 |
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| Research Abstract |
通常の金属材料は多結晶体であり、粒界劣化現象が材料の性能や寿命・安全性を低下させていることが多い。申請者らは、粒界劣化を引き起こしにくい対応粒界を材料中に高頻度に導入することで、化学組成を変えることなく、材料の性能を飛躍的に向上させる粒界工学の手法の有効性を実験的に検証してきた。本研究では、これまでの実績をもとに、申請者らが開発した粒界工学制御型加工熱処理法をさらに広く一般的な材料に適用して、粒界工学制御材料の安定的かつ効率的生産プロセスを確立し、得られた粒界工学制御材料の諸特性を評価し、高度な粒界工学制御が材料の種々の粒界劣化現象に対して高い耐性を示すことを実証し、材料の従来性能限界の飛躍的超越と粒界工学に基づく材料設計・開発原理の構築を目指す。
本年度は、オーステナイト系ステンレス鋼として汎用304および316鋼に加えて低Ni型200系オーステナイト系ステンレス鋼も対象とし、さらにニッケル合金としてインコネル600および625合金を対象として、粒界工学制御型加工熱処理法におけるそれぞれの最適化パラメータを見出し、いずれも通常の未制御材料に比べて顕著な耐粒界腐食性を付与することに成功した。特に低Ni型201オーステナイト系ステンレス鋼は粒界工学制御することで、通常の304型オーステナイト系ステンレス鋼に匹敵する高い耐腐食性を付与できることを示した。さらに、304鋼と316鋼に対して粒界工学制御後に冷間による塑性ひずみを付加した後、鋭敏化熱処理およびアーク溶接を実施し、腐食性と機械的特性への影響を系統的に調査した。その結果、粒界工学制御材はひずみ量15%程度までは鋭敏化熱処理および溶接熱影響を受けた後でも、未制御材以上の高い耐粒界腐食性を維持しつつ、加工強化による機械的性質向上の効果が期待でき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
汎用オーステナイト系ステンレス鋼およびニッケル合金に対する粒界工学制御型加工熱処理法の適用パラメータを確立した。特に低Ni型201オーステナイト系ステンレス鋼は、省Niではあるものの304鋼に比べて耐食性が劣ることが短所であるが、粒界工学制御で304鋼に匹敵する高い耐腐食性を付与できることを明らかにした。また、ある程度までは加工強化による機械的性質の向上と粒界工学制御による耐腐食性の向上が両立できることを示した。以上の実績から初期目的に対してほぼ順調に進展していると判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
粒界工学制御技術をさらに広範囲の材料に対して適用するとともに、さらに多くの粒界劣化現象に対して粒界工学の効果を検証する。また、現時点での粒界工学制御のための加工熱処理時間が長いので、実用化に向けて粒界工学制御プロセスの短時間化を推進する。
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