| 研究課題/領域番号 |
10305052
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
材料加工・処理
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
成田 敏夫 北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (60001252)
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| 研究分担者 |
黒川 一哉 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (00161779)
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| 研究期間 (年度) |
1998 – 2001
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| 研究課題ステータス |
完了 (2001年度)
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| 配分額 *注記 |
32,170千円 (直接経費: 31,300千円、間接経費: 870千円)
2001年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2000年度: 4,100千円 (直接経費: 4,100千円)
1999年度: 3,600千円 (直接経費: 3,600千円)
1998年度: 20,700千円 (直接経費: 20,700千円)
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| キーワード | 亜流ガス / 高温腐食 / 硫化物 / クリープ / クラック / ノジュール / 応力 / 加速腐食 / 粒界腐食 / スケールの破壊 / 強度強化 / 亜硫酸ガス / 応力・歪み極性 / スケールの密着性 / 酸化 / 硫化 / スケール破壊 / ステンレス鋼 / クロム酸化物 / 粒界すへり / 耐熱材料 / 結晶粒界 / 硫化腐食 / タービン / ボイラー / サーボパルサー |
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| 研究概要 |
亜硫酸ガス含有雰囲気におけるFe-25Cr合金の高温腐食挙動と応力、特に、クリープによる基材の変形との相互作用について、調査した。得られた結果は以下のようにまとめられる。
(1)クラックの間隔(L)は定常クリープ段階のクリープ速度(ε')の指数関数L∝(ε)^nで表現される。nの値は、粒界では-0.44、粒内では-0.22である。
(2)Fe-25Cr合金の973K、N_2-0.1%SO_2雰囲気における腐食は、消音中にクロム硫化物を形成するが、次第にCr_2O_3主体のスケールに変化した。応力下での腐食実験では、応力が20MPa以下の時、および±40MPaの繰返し応力、で歪み量が0.1%以下の時は被膜の破壊されず、急速な腐食は生じない。しかし、スケール中のFe量が増加し、Fe, Cr-oxidesあるいはFe-oxidesの混在したスケールに変化した。36ks酸化後で比較すると、スケールの厚さは無応力下で1μm程度あるのに対して、応力負荷では、2μm以上に成長していた。
(3)25-MPa以上の一定応力を負荷すると、36ks以内で加速的な試料の変形が生じ、スケールには応力軸に垂直にはクラックが発生し、そこから雰囲気ガスが侵入して、腐食が急速に進展した。クラック部には硫化物と酸化物からなるノジュール腐食が発達した。
(4)ノジュールは時間の経過とともに、内芯はFeS、その外部をFe-oxidesが取り囲んだ複層構造に変化する。試料の変形速度が速いほど、こののジュールが発達し、3.3%歪みの段階では、スケール厚さは30μm以上に達した。
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