2015 Fiscal Year Annual Research Report
1200℃～1500℃対応型Ni-Ir-Al-W基超耐熱合金の開発
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26630338
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
大森 俊洋 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60451530)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 耐熱材料 / 金属間化合物 / 相安定性 / 状態図 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Ni-Ir-Al-W４元系について、幅広いNi/Ir濃度比に対する相平衡を実験的に決定した。様々な合金組成を有する試料を1300℃で平衡加熱処理し、電子線プローブマイクロアナライザー（EPMA）により各相の組成分析を行った。その結果、γ’相はNi側からIr側まで連続的に存在していることが判明した。γ/γ’二相領域が広い組成で存在することになり、Ni側からIr側までに渡る組成範囲で合金設計が可能であることがわかった。γ’相は(Ni,Ir)3(Al,W)で表されるが、Ni側ではWの濃度が低く、Ir側ではWの濃度が高いこともわかった。以上のことを第一原理計算により考察を行った結果、基底状態における生成エントロピーの観点から説明することができた。
また、Ni-Ir-Al-W-Cr5元系におけるγ/γ’二相合金の相平衡の実験を行った。Ni-Ir-Al-W4元系ではNiがγフォーマー元素、Ir、Al、Wがγ’フォーマー元素であったが、Ni-Ir-Al-W-Cr5元系では、Ir、W、Crがγフォーマー元素、Ni、Alがγ’フォーマー元素であることがわかった。これは、Crを添加した合金におけるγ’相の安定性の変化によりもたらされたものであると考えられる。
γ/γ’組織の調査を行った結果、Crを添加すると、γ’相の形態が立方体状から球状を経て立方体状、さらには板状に変化することがわかった。これは格子ミスマッチにより説明することができ、さらに、格子ミスマッチの変化は上述の分配挙動から説明することができた。
最後に、機械的性質について調査を行った。高温圧縮試験を行った結果、Ir量の増加に伴い高温強度は上昇し、ピーク強度が高温側に変化することが判明した。Cr添加により強度の低下が見られたが、耐酸化性を維持しつつ、Mar-M247と比べて、高温域で高い高温強度を示した。
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