2016 Fiscal Year Annual Research Report
Construction of the precipitation and growth model of nano-sized oxide particles in oxide dispersion strengthened steel
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26820325
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
大野 直子 北海道大学, 工学研究院, 助教 (40512489)
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2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ODS鋼 / 酸化物粒子 / 析出の活性化エネルギー / Y-(Al, Ti, Zr)複合酸化物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、Fe基酸化物分散強化(ODS)合金の酸化物粒子の析出・成長に関して、これまで着目されてこなかった粒子-母相の界面エネルギーに着目し、自由エネルギー変化に基づいた析出理論を構築することを目的とした。
H26年度はFe-15Cr-2Wをベースとし、基本となるY2O3及びTiを添加した合金の昇温過程における析出プロセスを調査するため、メカニカルアロイング(MA)→真空炉中で600℃~1150℃の熱処理を施した試料をXRD, SAXS, 3DAP, TEMを用いて分析した。MA後熱処理前からYクラスターが存在し、加熱後にTiとともに凝集した後、700℃以上で酸化物粒子に変化することが分かった。H27年度は酸化物粒子の析出初期挙動をより詳細に把握するため、添加元素を意図的に変化させた (Y2O3のみ、Ti添加、Al添加、Zr添加) 合金を対象とし、H26年度と同様に試料作製・分析を行った。添加元素の種類によって析出開始温度が異なることが判明した。H28年度は、H27年度と同様に添加元素を意図的に変化させた合金を対象とし、酸化物の析出開始温度以下において、クラスターが温度上昇とともに酸化物に変化する過程を調査した。XAFS分析の結果、クラスターは著しく乱れた構造を持つ酸化物であり、熱処理温度が高くなるほど乱れが解消され、酸化物の結晶構造に近づいて行く様子が確認された。700℃における酸化物粒子形成自由エネルギー(⊿Gp)をY2O3, Y2Ti2O7, Y2Zr2O7, YAlO3につてそれぞれ計算した結果、析出の臨界半径(r)及び活性化エネルギー(⊿Gpmax)はY2Zr2O7< Y2O3< Y2Ti2O7< YAlO3の順に小さくなり、本研究の実験結果から見られた傾向と合致することが明らかとなった。
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