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L12構造化合物の強化機構の解明及び次世代Co基超合金の設計

Research Project

Project/Area Number 17J09851
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Physical properties of metals/Metal-base materials
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

CHEN Zhenghao  京都大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2017-04-26 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2018: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
KeywordsCo基超合金 / 耐酸化性 / クリープ特性 / 合金設計 / 高温強度 / 逆温度依存性 / 規則構造の固溶温度 / 超合金の耐酸化性 / 超合金のクリープ特性
Outline of Annual Research Achievements

添加元素がL12-Co3(Al,W)強化相の高温強度に与える影響を系統的に調べ,L12構造を安定化するような元素添加はL12化合物に見られる降伏応力の逆温度依存性(YSA)をより低温側から出現させ,高温強度を向上させることを判明した.Co基超合金の設計に当たり,強化相の高温強度の観点から,γ’ソルバス温度を上げることは必要条件であることを明らになり,Ni, Ta等はそのような元素に該当すると判明した.その反面,Crなどγ’ソルバス温度を低下させるような元素は高温強度を低下させることも明らかにした
Co-Al-W三元系の二相超合金をベースに,耐酸化性を向上する元素Cr, Siとクリープ特性を向上する元素Ni, Ta, Tiを同時に添加する多元系Co基超合金の設計方針を樹立し,1000℃における耐酸化性とクリープ特性が両立する可能性について評価した.Cr, SiはAl, Wを置換することで添加することができ,8Cr, 1Si添加は耐酸化性を確保するために必要であるが,γ’ソルバス温度を大幅に下げるため,クリープ特性を著しく低下させる.Ta, TiはAl, W若しくはその両方を置換する形で(共)添加することができ,γ’ソルバス温度及び体積分率を上げるが,γ-γ’二相組織の組成域が狭いため,添加量が限られている.Ni少量添加(Ni:Co=1:4)の時,Ta, Ti添加の方法で十分なγ’ソルバス温度(体積分率)が得られず,クリープ特性と耐酸化性と両立が困難であることを明らかにした.さらに,Ta, Tiよりγ’ソルバス温度を上げる他の添加元素が未だに見つかっておらず,実用可能なCo基超合金を設計するには,Ni添加量を上げるしかない結論に至った.
これに基づき,格子ミスフィットなどの条件も考慮に入れ,1000℃で耐酸化性とクリープ特性が両立しうるもっとも有望な組成を提示した.

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2018 2017

All Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results)

  • [Presentation] マイクロピラー単結晶L12-Fe3Ge圧縮試験2018

    • Author(s)
      CHEN zhenghao, 岡本範彦,乾晴行
    • Organizer
      日本金属学会2018年秋期講演大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 耐酸化性を有するCo基超合金設計の合金設計2018

    • Author(s)
      CHEN zhenghao, 岡本範彦,乾晴行
    • Organizer
      日本金属学会2019年春期講演大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] an Attempt to design a new class of Co-based Superalloy with improved Oxidation Resistance and Creep Property2018

    • Author(s)
      CHEN Zhenghao, NL Okamoto, Haruyuki INUI
    • Organizer
      2018 MRS Fall meeting
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Effect of Ni, Ta alloying on Yield Stress Anomaly in Co3(Al,W) Strengthening phase with L12 Structure2018

    • Author(s)
      CHEN Zhenghao, NL Okamoto, Haruyuki INUI
    • Organizer
      2018 MRS Fall meeting
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Size effect, Critical Resolved Shear Stress, Stacking fault energy and Solid Solution Strengthening in the CrMnFeCoNi High-Entropy Alloy2018

    • Author(s)
      CHEN Zhenghao, NL Okamoto, Haruyuki INUI
    • Organizer
      2018 MRS Fall meeting
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Ni, Ta添加したCo3(Al,W)の降伏応力の逆温度依存性2018

    • Author(s)
      CHEN Zhenghao
    • Organizer
      日本金属学会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 単結晶Co基超合金のクリープ特性2017

    • Author(s)
      CHEN Zhenghao
    • Organizer
      日本金属学会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Creep Properties of Co-based Superalloys With Improved Oxidation Resistance2017

    • Author(s)
      CHEN Zhenghao
    • Organizer
      Intermetallics 2017
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2017-05-25   Modified: 2024-03-26  

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