2014 Fiscal Year Annual Research Report
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25630300
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
竹山 雅夫 東京工業大学, 理工学研究科, 教授 (30251622)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 状態図 / Fe-Ni-Cr / 耐熱鋼 / 相平衡 / 相安定性 / 格子安定度 / 構造材料 / 社会基盤構造材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，Fe-Ni-Crオーステナイト系耐熱鋼における強度劣化の原因がσ 相（tP30）の生成にあるとされる常識が誤りであり，その原因は組織の相安定性の低さにあることを実証することを目的としている．そこで，σ 相の上限温度が950℃となるFe-29Cr-20Ni（at. %）を基本組成に，高温σ 相が存在するFe-Mo 及びCr-Mn 系を利用して，Mo及びMn を単独添加した４元系合金を準備し, 以下の３つのテーマ,（１）４元系におけるγ相と平衡するσ 相領域及びその相安定性，（２）σ 相の析出と形態，（３）σ 相の機械的性質の評価，について検討した．
（１）では， Mo及びMn の添加量を制御すると，σ 相の相安定性を300 K以上も上昇することを見出すとともに，実験を再現する新たな熱力学データベース（DB）の構築を行った．
（２）では， 相平衡の結果から，高温にてγ単相となり，1073 Kにてγ+σ二相領域となるσ 相を強化相とするモデル合金（Fe-Ni-Cr-Mo系）を提案した．その合金は冷間圧延が可能であり，σ 相の析出のノーズは，既存の合金（SUS310S）のそれよりも250 K 以上高温となることを見出した．また，σ 相は粒界に優先析出し，1073Kでの粒界被覆率が85 %以上となり，σ相による粒界析出強化を利用した新たな合金設計の可能性を示した．
（３）では，元素の固溶に伴うσ 相の硬さと構造との関係を，Fe-Cr ２元系合金を用いて調べ，σ 相の硬さは化学量論組成（Fe-50 % Cr）の約13 GPa からFe-rich側になると12 GPa まで減少し，これがσ相の構造緩和に起因することを見出した．この知見から，上記４元系においてγ 相と平衡するFe-rich 側のσ 相の機械的性質が固溶元素の置換サイトの制御により制御可能であることを示した．
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Research Products
(2 results)
