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超高温材料の粒界・界面アーキテクチャー-超耐熱性および超耐酸化性の発現-

研究課題

研究課題/領域番号 10555226
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分展開研究
研究分野 構造・機能材料
研究機関東北大学

研究代表者

渡邊 忠雄  東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (40005327)

研究分担者 五十嵐 友一郎  東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (80005347)
連川 貞弘  東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (40227484)
藤野 豊  東北大学, 留学生センター, 教授 (60005402)
川原 浩一  東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (00302175)
研究期間 (年度) 1998 – 2000
研究課題ステータス 完了 (2000年度)
配分額 *注記
11,300千円 (直接経費: 11,300千円)
2000年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
1999年度: 4,400千円 (直接経費: 4,400千円)
1998年度: 5,600千円 (直接経費: 5,600千円)
キーワード超高温材料 / 粒界酸化 / 粒界性格分布 / 粒界破壊 / 粒界偏析 / 粒界工学 / EBSP / 炭化珪素 / 耐熱材料 / 鉄基合金 / 磁性 / 非酸化物セラミックス / 粒界3重点 / 粒界の化学的性質 / 高融点金属 / 後方散乱電子線回折法
研究概要

本研究は高温材料の使用環境下で起こる粒界および表面に関わる現象を積極的に制御することにより、耐熱性および耐酸化性を高め、優れた性能をもつ高温材料の設計・開発に対する知見を得ることを目的として行われたものである。当該研究期間に得られた研究の概要は下記の通りである。
1.Ni-Fe合金の粒界酸化および粒界酸化脆性に関する研究:粒界酸化に及ぼす粒界性格の影響を検討した。低角度粒界およびΣ3、Σ11、Σ19対応粒界では粒界酸化が起こりにくいのに対し、ランダム粒界では、著しい粒界酸化が生じることが見出された。さらに、Ni-Fe多結晶材料の粒界酸化脆性に及ぼす粒界粒界微細組織の影響について検討した結果、Σ対応粒界の存在頻度が高く、粒界密度が高い(粒径が小さい)ほど酸化脆性が抑制されることが明らかになった。
2.ニッケル多結晶材料の力学特性および粒界偏析脆化に及ぼす粒界微細組織の影響:粒界密度および粒界性格分布を系統的に変化させたNi多結晶試料を用いて、硬度および硫黄の粒界偏析による偏析脆化に対する粒界微細組織の影響を調べた。Ni多結晶体の硬度は対応粒界の存在頻度および対応粒界同士が連結した3重点の頻度が高くなるにつれて低下することが見出された。また、粒界偏析脆化は、対応粒界の存在頻度を高め結晶粒径を微細化することにより制御できることが明らかとなった。
3.炭化珪素の粒界酸化脆性制御に関する研究:β-SiCの粒界微細組織に及ぼす添加元素(Mg,Al,P)の影響を調べるとともに、種々の温度、酸素分圧条件において酸化実験を行った試料に対して3点曲げ試験を行い酸化脆化を評価した。その結果、添加元素の種類を変えることにより粒界性格分布を制御し得ることが見出された。また、粒界酸化脆性は、ランダム粒界の存在頻度が低く、粒径が小さいほど有効に抑制されることが明らかとなった。

報告書

(4件)
  • 2000 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1999 実績報告書
  • 1998 実績報告書
  • 研究成果

    (74件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (74件)

  • [文献書誌] T.Watanabe: "Past Present and Future of Grain Boundary Engineering"Ceramic Transactions. 118. 523-534 (2000)

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  • [文献書誌] T.Watamabe: "Grain Boundary Engineering for High Performance Structural and Functional Materials"J.Phys.IV France. 10. Pr6-41-Pr6-46 (2000)

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  • [文献書誌] T.Watanabe: "External Field Applied Materials Engineering"Proc.of Fundamental Study and Application of Intelligent Nano and Mesoscopic Structured Materials by Field Contro. 71-90 (2000)

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  • [文献書誌] S.Tsurekawa et al.: "Magnetic Sintering of Ferromagnetic Metal Powder Cpmpacts"Materials Transactions, JIM. 41. 991-999 (2000)

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  • [文献書誌] T.Watanabe et al.: "Magnetic Effects on Metallurgical Phenomena in Ferromagnetic Materials"Proc.of Relationship between Magnetic and Structural Properties, The Iron and Steel Institute of Japan. 39-46 (2000)

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  • [文献書誌] S.Tsurekawa et al.: "Effect of External Magneitc Field on Sintering of Ferromagnetic Metals"Proc.of Relationship between Magnetic and Structural Properties, The Iron and Steel Institute of Japan. 85-88 (2000)

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  • [文献書誌] K.Kawahara et al.: "Effect of Magnetism on High Temperature Deformation Behavior of Fe-Cr and Fe-Co Ferromagnetic Alloys"Proc.of Fundamental Study and Application of Intelligent Nano and Mesoscopic Structured Materials by Field Control. 129-139 (2000)

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  • [文献書誌] K.Kaneko et al.: "Determination of the Chemical Width of Grain Boundaries of Boron- and Carbon-Doped Hot-Pressed b-SiC by HAADF Imaging and ELNES Line-Profile"Acta Materialia. 48. 903-910 (2000)

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  • [文献書誌] S.Yamaura et al.: "Grain Boundary Engineering for the Control of Oxidation Embrittlement"Properties of Complex Inorganic Solids 2. 27-37 (2000)

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  • [文献書誌] S.Tsurekawa and T.Watanabe: "Grain Boundary Microstructure Dependent-Intergranular Fracture in Polycrystalline Molybdenum"MRS Conference Proceedings. 586. 237-242 (2000)

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  • [文献書誌] T.Watanabe: "A New Era of Grain Boundary Design and Control for High Temperature Materials"Key Engineering Materials. 171-174. 237-244 (2000)

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  • [文献書誌] K.Kawahara et al.: "Dislocation Structure and Activated Slip Systems in b- Silicon Nitride during High Temperature Deformation"Key Engineering Materials. 171-174. 825-832 (2000)

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  • [文献書誌] T.Watanabe and S.Tsurekawa: "The Control of Brittleness and Development of Desirable Mechanical Properties in Polycrystalline Systems by Grain Boundary Engineering"Acta Materialia. 47. 4171-4185 (1999)

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  • [文献書誌] S.Tsurekawa et al.: "Plastic Deformation of Covalent Bonded Ceramics at High Temperatures"Proc.of Precursor-Derived Ceramics. 260-269 (1999)

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  • [文献書誌] T.Watanabe: "Grain Boundary Architecture through Microstructural Evolution in Material Systems"Proc.of 4th Inter.Conference on Recrystallization and Related Phenomena. 99-108 (1999)

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  • [文献書誌] S.Kobayashi et al.: "Grain and Grain Boundary Microstructures in Molybdenum Polycrystals Recrystallized from Single Crystals with Diferent Orientations"Proc.of 4th Inter.Conference on Recrystallization and Related Phenomena. 167-172 (1999)

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  • [文献書誌] T.Matsuzaki et al.: "Grain Boundary Migration and Grain Growth during Sintering and Annealing in Magnetic Field in Iron and Its Alloy"Proc.of 4th Inter.Conference on Recrystallization and Related Phenomena. 529-534 (1999)

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  • [文献書誌] S.Yamaura et al.: "Structure-dependent intergranular oxidation in Ni-Fe polycrystalline alloy"Acta Materialia. 47・4. 1163-1174 (1999)

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  • [文献書誌] K.Kaneko et al.: "Chemical bonding of oxgen in intergranular amorphous layers in high-purity β-SiC ceramics"Acta Materialia. 47. 1281-1287 (1999)

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  • [文献書誌] K.Kawahara et al.: "Effect of boron and carbon addition on high temperature deformation behaviour of β-silicon carbide"Materials Science forum. 304-306. 519-524 (1999)

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  • [文献書誌] T.Watanabe: "Grain boundary engineering for superplasticity"Materials Science forum. 304-306. 421-430 (1999)

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  • [文献書誌] T.Matsuzaki et al.: "Effect of Magnetic Field on Sintering of Iron Powder Compact"Materials Science forum. 304-306. 585-590 (1999)

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  • [文献書誌] S.Tsurekawa et al.: "Effect of grain boundary microstructures on brittle fracture in polycrystalline molybdenum"Materials Science forum. 304-306. 687-692 (1999)

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  • [文献書誌] 川原浩一 他: "弱ビーム暗視野法による窒化珪素のすべり系の同定"まてりあ. 37. 982 (1998)

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  • [文献書誌] T.Watanabe: "Grain Boundary Architecture for High Performance Materials"Boundaries & Interfaces in Materials : The D.A.Smith Symposium, The Minerals, Metals & Materials Society. 19-28 (1998)

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  • [文献書誌] 連川貞弘 他: "SiC系セラミックス新材料最近の展開"内田老鶴圃. 355 (2000)

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  • [文献書誌] 連川貞弘 他: "セラミック材料の物理結晶と界面"日刊工業新聞社. 343 (1999)

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  • [文献書誌] T.Watanabe: "Past Present and Future of Grain Boundary Engineering"Ceramic Transactions. 118. 523-534 (2000)

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  • [文献書誌] T.Watanabe: "Grain Boundary Engineering for High Performance Structural and Functional Materials"J.Phys. IV France. 10. Pr6-41-Pr6-46 (2000)

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  • [文献書誌] T.Watanabe: "External Field Applied Materials Engineering"Proc. Fundamental Study and Application of Intelligent Nano and Mesoscopic Structured Materials by Field Control. 71-90 (2000)

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  • [文献書誌] S.Tsurekawa, S.Tsurekawa, K.Harada, T.Sasaki, T.Matsuzaki and T.Watanabe: "Effect of External Magnetic Field on Sintering of Ferromagnetic Metals"Mater. Trans., JIM. 41. 991-999 (2000)

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  • [文献書誌] T.Watanabe, S.Tsurekawa, T.Matsuzaki and Y.Furuya: "Magnetic Effects on Metallurgical Phenomena in Ferromagnetic Materials"Proc. Relationship between Magnetic and Structural Properties, The Iron and Steel Institute of Japan. 39-46 (2000)

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  • [文献書誌] S.Tsurekawa, K.Harada, T.Sasaki, T.Matsuzaki and T.Watanabe: "Magnetic Sintering of Ferromagnetic Metal Powder compacts"Proc. Relationship between Magnetic and Structural Properties, The Iron and Steel Institute of Japan. 85-88 (2000)

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  • [文献書誌] K.Kawahara, S.Maekawa, S.Tsurekawa and T.Watanabe: "Effect of Magnetism on High-Temperature Deformation Behavior of Fe-Cr and Fe-Co Ferromagnetic Alloys"Proc. Fundamental Study and Application of Intelligent Nano and Mesoscopic Structured Materials by Field Control. 129-139 (2000)

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  • [文献書誌] K.Kaneko, M.Kawasaki, T.Nagano, N.Tamari and S.Tsurekawa: "Determination of the Chemical Width of Grain Boundaries of Boron- and Carbon-Doped Hot-Pressed β-SiC by HAADF Imaging and ELNES Line-Profile"Acta Mater.. 48. 903-910 (2000)

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  • [文献書誌] S.Yamaura, Y.Igarashi, S.Tsurekawa and T.Watanabe: "Grain Boundary Engineering for the Control of Oxidation Embritllement"Properties of Complex Inorganic Solids 2, ed. by A.Meike et al., Kluwer Academic/Plenum Publishers. 27-37 (2000)

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  • [文献書誌] S.Tsurekawa and T.Watanabe: "Grain Boundary Microstructure Dependent-Intergranular Fracture in Polycrystalline Molybdenum"MRS Conf. Proc.. 586. 237-242 (2000)

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  • [文献書誌] T.Watanabe: "A New Era of Grain Boundary Design and Control for High Temperature Materials"Key Eng. Mater.. 171-174. 237-244 (2000)

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  • [文献書誌] K.Kawahara, S.Tsurekawa and H.Nakashima: "Dislocation Structure and Activated Slip Systems in β-Silicon Nitride during High Temperature Deformation"Key Eng. Mater.. 171-174. 825-832 (2000)

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  • [文献書誌] T.Watanabe and S.Tsurekawa: "The Control of Brittleness and Development of Desirable Mechanical Properties in Polycrystalline Systems by Grain Boundary Engineering"Acta Mater.. 47. 4171-4185 (1999)

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  • [文献書誌] S.Tsurekawa, K.Kawahara and H.Nakashima: "Plastic Deformation of Covalent Bonded Ceramics at High Temperatures"Proc. Precursor-Derived Ceramics, ed. by J.Bill et al., Willy-VCH. 260-269 (1999)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Watanabe: "Grain Boundary Architecture through Microstructural Evolution in Material Systems"Proc. 4th Inter. Conf. on Recrystallization and Related Phenomena. 99-108 (2000)

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  • [文献書誌] S.Kobayashi, T.Yoshimura, S.Tsurekawa and T.Watanabe: "Grain and Grain Boundary Microstructures in Molybdenum Polycrystals Recrystallized from Single Crystals with Different Orientation"Proc. 4th Inter. Conf. on Recrystallization and Related Phenomena. 167-172 (1999)

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  • [文献書誌] T.Matsuzaki, T.Sasaki, S.Tsurekawa and T.Watanabe: "Grain Boundary Migration and Grain Growth during Sintering and Annealing in Magnetic Field in Iron and Its Alloy"Proc. 4th Inter. Conf. on Recrystallization and Related Phenomena. 529-534 (1999)

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  • [文献書誌] S.Yamaura, Y.Igarashi, S.Tsurekawa and T.Watanabe: "Structure-dependent Intergranular Oxidation in Ni-Fe Polycrystalline Alloy"Acta Mater. 47. 1163-1174 (1999)

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  • [文献書誌] K.Kaneko, M.Yoshiya, I.Tanaka and S.Tsurekawa: "Chemical Bonding of Oxygen in Intergranular Amorphous Layers in High-Purity β-SiC Ceramics"Acta Mater.. 47. 1281-1287 (1999)

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  • [文献書誌] K.Kawahara, S.Tsurekawa and H.Nakashima: "Effect of Boron and Carbon Addition on High Temperature Deformation Behavior of β-Silicon Carbide"Mater. Sci. Forum. 304-306. 519-524 (1999)

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  • [文献書誌] T.Watanabe: "Grain Boundary Engineering for Superplasticity"Mater. Sci. Forum. 304-306. 421-430 (1999)

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  • [文献書誌] T.Matsuzaki, T.Sasaki, S.Tsurekawa and T.Watanabe: "Effect of Magnetic Field on Sintering of Iron Powder Compact"Mater. Sci. Forum. 304-306. 585-590 (1999)

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  • [文献書誌] S.Tsurekawa, S.Kokubun and T.Watanabe: "Effect of Grain Boundary Microstructures on Brittle Fracture in Polycrystalline Molybdenum"Mater. Sci. Forum. 304-306. 687-692 (1999)

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  • [文献書誌] K.Kawahara, S.Tsurekawa and H.Nakashima: "Identification of Slip Systems in Silicon Nitride by Weak-beam Method"Materia. 37. 982 (1998)

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  • [文献書誌] T.Watanabe: "Grain Boundary Architecture for High Performance Materials"Boundaries & Interfaces in Materials : The David A.Smith Symposium, ed. by R.C.Pond et al., The Minerals, Metals & Materials Society. 19-28 (1998)

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  • [文献書誌] S.Tsurekawa et al.: "Advanced Silicon Carbide Ceramics"Uchida-rokakuho, ed. by JSPS. 355 (2000)

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  • [文献書誌] S.Tsurekawa: "Nikkan-kogyo-shinbunsya, ed. by Y.Ikuhara"Physics for Ceramic Materials-Crystal and Interface-. 343 (1999)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Watanabe: "Magnetic Effects on Metallurgical Phenomena in Ferromagnetic Materials"Proc.of Relationship between Magnetic and Structural Properties, The Iron and Steel Institute of Japan. 39-46 (2000)

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      2000 実績報告書
  • [文献書誌] S.Tsurekawa: "Magnetic Sintering of Ferromagnetic Metal Powder Cpmpacts"Materials Transactions, JIM. 41・8. 991-999 (2000)

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      2000 実績報告書
  • [文献書誌] T.Watanabe: "External Field Applied Materials Engineering"Proc.of Fundamental Study and Application of Intelligent Nano and Mesoscopic Structured Materials by Field Control. 71-90 (2000)

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      2000 実績報告書
  • [文献書誌] K.Kawahara: "Effect of Magnetism on High Temperature Deformation Behavior of Fe-Cr and Fe-Co Ferromagnetic Alloys"Proc.of Fundamental Study and Application of Intelligent Nano and Mesoscopic Structured Materials by Fiels Control. 129-139 (2000)

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      2000 実績報告書
  • [文献書誌] K.Kaneko: "Determination of the Chemical Width of Grain Boundaries of Boron-and Carbon-Doped Hot-Pressed β-SiC by HAADF Imaging and ELNES Line-Profile"Acta Materialia. 48. 903-910 (2000)

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      2000 実績報告書
  • [文献書誌] S.Tsurekawa: "Grain Boundary Microstructure Dependent-Intergranular Fracture in Polycrystalline Molybdenum"MRS Conference Proceedings. 586(in press). (2000)

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      1999 実績報告書
  • [文献書誌] S.Yamaura: "Grain Boundary Engineering for the Control of Oxidation Embrittlement"Proc.of 2nd International Alloy Conference. (in press). (2000)

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      1999 実績報告書
  • [文献書誌] T.Watanabe: "A New Era of Grain Boundary Design and Control for High Temperature Materials"Key Engineering Materials. 171-174. 237-244 (2000)

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      1999 実績報告書
  • [文献書誌] K.Kawahara: "Dislocation Stucture and Activated Slip Systems in b-Silicon Nitride during High Temperature Deformation"Key Engineering Materials. 171-174. 825-832 (2000)

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      1999 実績報告書
  • [文献書誌] T.Watanabe: "The Control of Brittleness and Development of Desirable Mechanical Properties in Polycrystalline Systems by Grain Boundary Engineerig"Acta Materialia. 47・15. 4171-4185 (1999)

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公開日: 1998-04-01   更新日: 2016-04-21  

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