2012 Fiscal Year Annual Research Report
複合材料化したCo-Al系酸化物分散強化(ODS)耐熱材料の開発
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24360282
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
鵜飼 重治 北海道大学, 大学院・工学研究院, 教授 (00421529)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐々木 泰祐 独立行政法人物質・材料研究機構, 構造材料ユニット, 研究員 (30615993)
大野 直子 北海道大学, 大学院・工学研究院, 助教 (40512489)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 熱・エネルギー材料 |
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| Research Abstract |
遊星ボールミルを用いたメカニカルアロイングと放電プラズマ焼結により作製したCo-3Al-1.2Hf-1.5Y_2O_3(wt%)合金の組織形成を調べた。1200℃×2時間の焼結で硬質相と軟質相から成る2相組織が形成され、両相でAlの再分配が生じていた。3次元アトムプローブ(3DAP)と高分解能電顕(HRTEM)による分析から、硬質相ではAl酸化物とY-Hf酸化物から成る2種類の酸化物粒子が存在し、それらのサイズは数nmであった。一方、軟質相では酸化物粒子はほとんど認めらなかった。1000℃×10日間の時効ではそれらの分布に変化は無い。しかし1200℃×10日間の時効では、硬質相中の酸化物粒子は数百nmサイズにまで著しく粗大化し、硬さ測定でも硬質相・軟質相の区別がなくなり、試料全体で硬さがHv500からHv200まで低下した。以上のことから、硬質相・軟質相の2相組織化は酸化物粒子の分散状態で決まっていること、またこのような酸化物粒子の分散状態はAlの相分離を「きっかけ」として生じている可能性が示された。
作製したCo基ODS合金の結晶粒径は数十～数百nmと微細であり、高温では粒界すべりによる強度低下が起こる。これを克服するため、再結晶熱処理を利用した結晶粒の粗大化を試み、1300℃以上の再結晶熱処理で結晶粒径を数十μmにまで粗大化できることを明らかにした。またこの研究過程で、再結晶で粗大化した結晶粒から室温に冷却する過程でマルテンサイト変態が起こることを新たに見出した。1300℃の高温での熱処理は同時に酸化物粒子の粗大化も引き起こすことから、酸化物粒子が粗大化しない温度で再結晶組織を得るための加工熱処理条件の最適化が今後の課題として新たに示された。
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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
24年度の当初計画は3DAPや高分解能TEMを利用した分析により、硬質相・軟質相の組織形成機構を調べることがであり、これらの分析機器を活用してナノ酸化物粒子の分布・種類と組織形成の関係をある程度明らかにすることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
Co基耐熱材料として、実用材料としての適用性も視野に入れる必要があることから、新たにCrを適量添加したCo-Al系ODS合金の材料設計・組織制御法を開発する。この成分系で、硬質相と軟質相での酸化物粒子の分散と結晶粒サイズを制御する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
H24年度未使用額は、老朽化により更新予定であった装置を修理・整備により使用できるようにしたため発生した。
H25年度も当面使用できるため、上記未使用額は装置の消耗品・物品費購入などに使用する。
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