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d電子合金理論に基づく遷移金属基合金の統一設計システムの構築

研究課題

研究課題/領域番号 03402046
研究種目

一般研究(A)

配分区分補助金
研究分野 金属材料
研究機関豊橋技術科学大学

研究代表者

村田 純教  豊橋技術科学大学, 工学部, 助教授 (10144213)

研究分担者 井上 聡  豊橋技術科学大学, 工学部, 助手 (90168443)
江崎 尚和  豊橋技術科学大学, 工学部, 助教授 (80160357)
川上 正博  豊橋技術科学大学, 工学部, 教授 (30016597)
森永 正彦  豊橋技術科学大学, 工学部, 教授 (50126950)
研究期間 (年度) 1991 – 1993
研究課題ステータス 完了 (1993年度)
配分額 *注記
32,600千円 (直接経費: 32,600千円)
1993年度: 2,400千円 (直接経費: 2,400千円)
1992年度: 13,000千円 (直接経費: 13,000千円)
1991年度: 17,200千円 (直接経費: 17,200千円)
キーワードd電子 / 遷移金属 / 合金設計 / 原子力材料 / 超合金 / 耐熱合金 / 分子軌道法 / 耐食合金 / 遷移金属基合金
研究概要

分子軌道法(DV-Xαクラスター法)により合金中のふるまいを基にした2つの合金パラメータ,MdとBo,を計算し,これらのパラメータを用いて,主な遷移金属基合金であるNi,Fe,Zr,Mo,Nb合金の相安定性,機械的特性などに関する実験データの評価を行った。その結果を基に,遷移金属基合金に関する基本的な設計法を得た。以下にそれらを要約する。
(1)Ni基合金では,合金の平均組成から,合金の強化相として重要であるγ'相(Ni_3Al型L1_2相)の体積率とその組成を算出する方法を確立した。これは,その体積率が2つの合金パラメータを成分とする合金ベクトルで定量的に表わされることに基づいている。この方法で実際にジェットエンジンや発電用ガスタービンに用いる超合金の設計を行った。(2)Fe基合金では,蒸気タービンやボイラー用フェライト鋼の高温強度をBoを用いて予測する方法を確立した。高速増殖炉用オーステナイト合金については2つの合金パラメータにより,相安定性,耐中性子照射性および中性子吸収断面積を予測し,それらを考慮して高温強度に優れた鋼を設計する方法を確立した。これらフェライト鋼とオーステナイト鋼についても,その方法を用いて実際に設計を行った。(3)原子炉に用いられるZr合金については,中性子吸収断面積を考慮しつつ,スペーサー材として,ばね特性と高温水中での腐食特性を合金パラメータで関連づけ,設計の指針を得た。(4)Mo基,Nb基合金では,室温および高温の硬度と三点曲げ試験の結果が合金パラメータと相関があることに基づき,実用化に向けて重要な延性と加工性を合金パラメータにより予測する方法を示した。
以上の方法は一貫して合金の局所電子状態を反映した合金パラメータを用いることに特徴がある。

報告書

(4件)
  • 1993 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1992 実績報告書
  • 1991 実績報告書
  • 研究成果

    (56件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (56件)

  • [文献書誌] 松木、宮崎、村田、森永、湯川: "レニウムを含むニッケル基単結晶超合金の組織と合金元素の分配比" 鉄と鋼. 第78巻(4). 658-665 (1992)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 松木、村田、森永、湯川: "Ni-Cr-Al-Ta-W(-Co)系ニッケル基単結晶超合金の高温特性とTa/W組成比の関係" 鉄と鋼. 第78巻(4). 666-672 (1992)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Murata,Y.Tkadeda and M.Morinaga: "Ductility of High Purity TiAl Intermetallic Compound,Materials" Transaction,JIM. 419-421 (1992)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 松木、村田、森永、湯川: "ニッケル基単結晶超合金の凝固・析出反応温度とクリープ破断寿命および製造性との関係" 鉄と鋼. 第78巻(5). 814-820 (1992)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 松木、川上、村田、森永、湯川、高柳: "Na_2SO_4-NaCl混合塩塗布試験におけるニッケル基単結晶超合金の高温腐食におよぼすCrおよびReの効果" 鉄と鋼. 第78巻(5). 821-828 (1992)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Morinaga,Y.Murata and H.Ezaki: "Design and Development of Structural Alloys for Nuclear Applications" Proc.of Inter.Symp.on Materials Chemistry in Nuclear Environment. 241-252 (1992)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Matsugi,Y.Murata,M.Morinaga and N.Yukawa: "Realistic Advancement for Nickel Based Single Srystal Superalloys by the d-Electrons Concept" Proc.of 7th Inter.Symp on Superalloys. 307-316 (1992)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 森永、村田、江崎: "分子軌道理論による合金設計" 日本金属学会会報. 第31巻(7). 599-603 (1992)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Murata,M.Morinaga,N.Yukawa,H.Ogawa and M.Kato: "Solidification and Precipitation Behaviour of Inconel 718 and Waspaloy" Proc.of The 1st Pacific Rim Inter.Conf.of Advanced Mater.and Processing. 269-274 (1992)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Matsugi,Y.Murata,M.Morinaga and N.Yukawa: "An Electronic Approach to Alloy Design and its Application to Ni-based Single Crystal Superalloys" Materials Sci.and Engineering. A172(1,2). 101-110 (1993)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Murata,M.Morinaga and Y.Shimamura: "High Purity Effect on the Mechanical Properties and the Oxidation Resistance of FeAl and TiAl Intermetallic Compounds" Proc.of the 3rd Japan Inter.SAMPE Symposium. 1481-1486 (1993)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Murata,T.Higuchi and M.Morinaga: "Oxidation Resistance of Ti_5Si_3 and(Ti,M)_5Si_3(M:Nb,V)Intermetallic Compounds" Proc.of 3rd IUMRS Inter.Conf.of Advanced Materials. (in press). (1993)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.Saito,H.Ezaki,M.Morinaga and Y.Murata: "Alloying Effect on the Electronic Structure of FeAl and NiAl Compounds" Proc.of the International Conf.on Computer-assisted Materials Design and Process Simulation. 255-260 (1993)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Murata,M.Morinaga,Y.Shimamura,K.Takeda and S.Miyazaki: "Mechanical Properties and Oxidation Resistance of High Purity TiAl Intermetallic Compounds" Proc.of the Inter.Symp.on Structural Intermetallics. 247-256 (1993)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 宮崎、村田、森永: "Ni_3Al(γ'相)におけるReの占有サイトとNi-Al-Re三元系のγ-γ'相平衡" 鉄と鋼. 第80巻(2). 73-77 (1994)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 宮崎、村田、森永: "Ni-Al-Re-X(X:Cr,Mo,W,Ti,Ta,Nb,Co)四元合金におけるReのγ-γ'相への分配比" 鉄と鋼. 第80巻(2). 78-83 (1994)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.Kyobu,Y.Murata and M.Morinaga: "Computer Simulation of Local Atomic Displacement in Alloys-Application to G.P.Zones in Al-Cu" J.of Applied Crystallography. (in press). (1994)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Yukawa,Y.Murata,M.Morinaga,Y.Takahashi,H.Yoshida: "Heterogeneous Distributions of Magnesium Atoms near the Precipitate in Al-Mg Based Alloys" Acta Metallurgica. (to be published).(1994)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Matsugi, S.Miyazaki, Y.Murata, M.Morinaga, N.Yukawa: ""Microstructures and Partitioning Ratios of Alloying Elements in Re Containing Nickel-based Single Crystal Superalloys"" Tetsu-to-Hagane. 78(4). 658-665 (1992)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Matsugi, Y.Murata, M.Morinaga, N.Yukawa: ""Correlation of Ta/W Compositional Ratios with the High Temperature Properties of Ni-Cr-Al-Ta-W(-Co) Single Crystal Superalloys"" Tetsu-to-Hagane. 78(4). 666-672 (1992)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Murata, Y.Tadeda and M.Morinaga: ""Ductility of High Purity TiAl Intermetallic Compound"" Materials Transaction, JIM.33(4). 419-421 (1992)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Matsugi, Y.Murata, M.Morinaga, N.Yukawa: ""Creep-rupture Life and Alloy Manufacturing Criterion Related to the Solidification and Precipitation Temperatures in Nickel-based Single Crystal Superalloys"" Tetsu-to-Hagane. 78(5). 814-820 (1992)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Matsugi, M.Kawakami, Y.Murata, M.Morinaga, N.Yukawa, T.Takayanagi: ""Alloying Effect of Cr and Re on the Hot-corrosion of Nickel-based Single Crystal Superalloys Coated with a Na_2SO_4-NaCl Salt"" Tetsu-to-Hagane. 78(5). 821-828 (1992)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Morinaga, Y.Murata and H.Ezaki: ""Design and Development of Structural Alloys for Nuclear Applications"" Proc.of Inter.Symp.on Materials Chemistry in Nuclear Environment. 241-252 (1992)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Matsugi, Y.Murata, M.Morinaga and N.Yukawa: ""Realistic Advancement for Nickel Based Single Srystal Superalloys by the d-Electrons Concept"" Proc.of 7th Inter.Symp.on Superalloys. 307-316 (1992)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Morinaga, Y.Murata, H.Ezaki: ""Alloy Design based on a Molecular Orbital Theory"" Nippon-Kinzoku-Gakkai-Kaiho. 31(7). 599-603 (1992)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Murata, M.Morinaga, N.Yukawa, H.Ogawa and M.Kato: ""Solidification and Precipitation Behavior of Inconel 718 and Waspaloy"" Proc.of The lst Pacific Rim Inter.Conf.of Advanced Mater and Processing. 269-274 (1992)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Matsugi, Y.Murata, M.Morinaga and N.Yukawa: ""An Electronic Approach to Alloy Design and its Application to Ni-based Single Crystal Superalloys"" Materials Sci.and Engineering. A172 (1&2). 101-110 (1993)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Murata, M.Morinaga and Y.Shimamura: ""High Purity Effect on the Mechanical Properties and the Oxidation Resistance of FeAl and TiAl Intermetallic Compounds"" Proc.of the 3rd Japan Inter.SAMPE Symposium. 1481-1486 (1993)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Murata, T.Higuchi and M.Morinaga: ""Oxidation Resistance of Ti_5Si_3 and (Ti, M)_5Si_3 (M : Nb, V) Intermetallic Compounds"" Proc.of 3rd IUMRS Inter.Conf.of Advanced Materials. (in press). (1993)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.Saito, H.Ezaki, M.Morinaga and Y.Murata: ""Alloying Effect on the Electronic Structure of FeAl and NiAl Compounds"" Proc.of the International Conf.on Computer-assisted Materials Design and Process Simulation. 255-260 (1993)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Murata, M.Morinaga, Y.Shimamura, K.Takeda and S.Miyazaki: ""Mechanical Properties and Oxidation Resistance of High Purity TiAl Intermetallic Compounds"" Proc.of the Inter.Symp.on Structural Intermetallics. 247-256 (1993)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Miyazaki, Y.Murata, M.Morinaga: ""Site Occupancy of Re Atoms in Ni_3Al(gamma') and gamma-gamma' Phase Equilibria in Ni-Al-Re Ternary Alloys"" Tetsu-to-Hagane. 80(2). 73-77 (1994)

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    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Miyazaki, Y.Murata, M.Morinaga: ""Evaluation of Partitioning Ratios of Re Atoms in Ni-Al-Re-X(X : Cr, Mo, W, Ti, Ta, Nb, Co) Quarternary Alloys"" Tetsu-to-Hagane. 80(2). 78-83 (1994)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.Kyobu, Y.Murata and M.Morinaga: ""Computer Simulation of Local Atomic Displacement in Alloys - Application to G.P.Zones in Al-Cu-"" J.of Applied Crystallography. (in press). (1994)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Yukawa, Y.Murata, M.Morinaga, Y.Takahashi, H.Yoshida: ""Heterogeneous Distributions of Magnesium Atoms near the Precipitate in Al-Mg Based Alloys"" Acta Metallurgica. (to be published). (1994)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 宮崎,村田,森永: "Ni_3Al(γ'相)におけるReの占有サイトとNi-Al-Re三元素のγ-γ'相平衡" 鉄と鋼. 80. 73-77 (1994)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] 宮崎,村田,森永: "Ni-Al-Re-X(X:Cr,Mo,W,Ti,Ta,Nb,Co)四元系合金におけるReのγとγ'相ヘの分配比" 鉄と鋼. 80. 78-83 (1994)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Murata,M.Morinaga,Y.Shimamura et al.: "Mechanical Properties and Oxidation Resistance of High Purity TiAl Intermetallic Compounds" Proc.of the International Symposium on Structural Intermetallics. 247-256 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] M.Morinaga et al.: "Electronic Structures of Ni_3Al and the Other A15-Type Compounds" Proc.of the 3rd Japan International SAMPE Symposium. 1377-1382 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] J.Saito,Y.Takagi,M.Morinaga,Y.Murata: "Crystal Structure Maps for Aluminides and Silicides Containing Transition Metals" Proc.of the 3rd Japan International SAMPE Symposium. 1252-1257 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Murata,M.Morinaga,Y.Shimamura: "High Purity Effect on the Mechanical Properties and the Oxidation Resistance of FeAl and TiAl Intermetallic Compounds" Proc.of the 3rd Japan International SAMPE Symposium. 1481-1486 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Murata,T.Higuchi,M.Morinaga: "Oxidation Resistance of Ti_5Si_3 and(Ti,M)_5Si_3,(M:Nb,V)Intermetallic Compounds" Proc.of the 3rd IUMRS International Conference on Advanced Materials. (in press). (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] J.Saito,H.Ezaki,M.Morinaga,Y.Murata: "Alloying Effect on the Electronic Structure of FeAl and NiAl Compounds" Proc.of the International Conf.on Computer-assisted Materials Design and Process Simulation. 255-260 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Murata,M.Morinaga,Y.Takeda: "Ductility of High Purity TiAl Intermetallic Compound" Materials Transactions,JIM. 33. 419-421 (1992)

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      1992 実績報告書
  • [文献書誌] 松木 一弘,村田 純教,森永 正彦,湯川 夏夫: "Ni-Cr-Al-Ta-W(-Co)系ニッケル基単結晶超合金の高温特性" 鉄と鋼. 78. 666-672 (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] 松木 一弘,村田 純教,森永 正彦,湯川 夏夫: "ニッケル基単結晶超合金の凝固・析出反応温度とクリープ破断寿命および製造性との関係" 鉄と鋼. 78. 814-820 (1992)

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      1992 実績報告書
  • [文献書誌] 松木 一弘,川上 正博,村田 純教,森永 正彦,湯川 夏夫,高柳 猛: "Na_2SO_4-NaCl混合塩塗布試験におけるニッケル基単結晶超合金の高温腐食におよぼすCrおよびReの効果" 鉄と鋼. 78. 821-828 (1992)

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      1992 実績報告書
  • [文献書誌] 森永 正彦,村田 純教,江崎 尚和: "分子軌道理論による合金設計" 日本金属学会会報. 31. 599-603 (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] K.Matsugi,Y.Murata,M.Morinaga,N.Yukawa: "Realistic Advancement for Nickel-based Single Crystal Srperalloys by the d-electrons Concept" Superalloys 1992(The Minerals,Metals and Materials Society). 307-316 (1992)

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      1992 実績報告書
  • [文献書誌] 松木 一弘,川上 正博,村田 純教,森永 正彦,湯川 夏夫: "Na_2So_4ーNaCl混合塩を塗布したNiー10Crー12AlーTaーW系結晶合金の加速酸化" 鉄と銅. 77. 1503-1510 (1991)

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      1991 実績報告書
  • [文献書誌] 松木 一弘,宮崎 省吾,村田 純教,森永 正彦,湯川 夏夫: "レニウムを含むニッケル基単結晶超合金の組織と合金元素の分配比" 鉄と銅. 78. 658-665 (1992)

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書
  • [文献書誌] M.Morinaga,Y.Murata,H.Ezaki: "Design and Development of Structural Alloys for Nuclear Applications." Proc.of Int.Symp.on Materials Chemistry in Nuclear Environment(Tukuba).

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Murata,Y.Takeda,M.Morinaga: "Ductility of High Purity Tial Intermetallic Compound." Materials Transactions,JIM. 33. (1992)

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書
  • [文献書誌] 森永 正彦,村田 純教,江崎 尚和: "分子軌道理論により合金設計" 日本金属学会会報. 31. (1992)

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書
  • [文献書誌] K.Matsugi,Y.Murata,M.Morinaga,N.Yukawa: "Realistic Advancement for NickelーBased Singl Crystal Superalloys by the dーelectrons Concept." Proc.of 7th Int.Symp.on Superalloys 1992. (1992)

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書

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公開日: 1991-04-01   更新日: 2016-04-21  

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