多元系Ni基超合金のクリープ変形に及ぼす積層欠陥エネルギーの影響

2013 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 25820372
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Research Institution: National Institute for Materials Science
• Principal Investigator: 北嶋 具教 独立行政法人物質・材料研究機構, 先進高温材料ユニット, 主任研究員 (00421397)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: Ni基超合金 / 積層欠陥エネルギー

Research Abstract

本研究ではNi基超合金の高温クリープ変形中に生じる積層欠陥エネルギーと変形ひずみの関係を解明することを目的とし、（１）多元系の積層欠陥エネルギーについてCALPHADを用いて熱力学的に計算するプログラムやモデルの開発、（２）添加元素のγ相積層欠陥エネルギーへの影響の調査、（３）Phase-field法による積層欠陥を伴う転位運動モデルの開発、（４）積層欠陥エネルギーの変形ひずみや臨界分解せん断応力への調査を行っている。
平成２５年度は過去の文献や熱力学データベースから熱力学パラメータを抽出し、CALPHADによるγ相の積層欠陥エネルギーの計算モデルを作成し、また計算プログラムについても開発した。積層欠陥エネルギーは化学的自由エネルギー（fcc構造とhcp構造のエネルギー差）、Magnetic自由エネルギー、Suzuki偏析による自由エネルギーで構成される。過去に報告されている計算モデルと比較するために、Ishidaらが報告した計算式（２元系）、２元系（Ni-X）で得られた実験値を外挿した式による計算による評価も行った。また、実験値についても文献調査を行った。２元系の積層欠陥エネルギーではAl、Co、Cr、Mo、Re、Ta、Wの添加の影響を評価し、また６元系についてはCo添加の影響を比較検討した。その結果、２元系では比較的過去に報告されたデータと近い値が得られたが、６元系では実験値よりも低い値が得られた。この理由については現在検討中であり、Suzuki偏析やMagnetic自由エネルギーの計算モデルについても再検討している。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

積層欠陥エネルギー計算モデルの中でSuzuki偏析やMagnetic自由エネルギーの計算モデルについてはさらに高精度化できる可能性があり、さらに検討を行う。

Strategy for Future Research Activity

平成25年度に開発した積層欠陥エネルギー計算モデルの精度をさらに上げる。これを既開発のPhase-field組織形成モデルに組み入れ、積層欠陥を伴う転位運動モデルを開発する。これにより臨界分解せん断応力とクリープひずみ速度への影響を評価する。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

計算機を予定よりも少し価格を下げて購入できたため。
その他の費用（消耗品費や旅費）では予定よりも高くなる可能性があるため、平成26年度以降、その他で有効活用したい。