| 研究課題/領域番号 |
10555232
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 展開研究 |
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| 研究分野 |
構造・機能材料
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
馬越 佑吉 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00029216)
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| 研究分担者 |
安田 弘行 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (60294021)
中野 貴由 大阪大学, 大学院・工学研究科, 講師 (30243182)
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| 研究期間 (年度) |
1998 – 2000
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| 研究課題ステータス |
完了 (2000年度)
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| 配分額 *注記 |
12,100千円 (直接経費: 12,100千円)
2000年度: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
1999年度: 2,900千円 (直接経費: 2,900千円)
1998年度: 7,100千円 (直接経費: 7,100千円)
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| キーワード | 超高温材料 / 強度 / シリサイド / 耐熱材料 / 破壊 / 変形 / 変形能 / 複合相 / タービン翼材 / 転位 / 合金設計 / 高温強度 / 一方向性凝固 |
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| 研究概要 |
C40型NbSi_2基シリサイドは優れた高温強度を示すと共に、1500℃近傍において降伏応力のピークを持つ異常強化現象を示す。このシリサイドにC11_b型構造を安定化するMoおよびWを添加すると、高温強度を著しく増加させるとともに、異常強化のピーク温度を高温側にシフトさせることができる。一方、C11_b型構造を有するMoSi_2は、NbSi_2に比べれば高温強度は劣るが、多数のすべり系が活動するとともに、低温においてもある程度の加工性を示す。この両者の利点を生かすため、両相からなる複相シリサイドを用いた。通常の溶解、鋳造法においてもC40相とC11_b相は層状組織を形成するが、その方向を制御することは困難であった。また、この複相シリサイドは包晶反応を有するため通常の方法では単結晶を得ることは困難であった。しかし、帯溶融法を用い、結晶成長速度を遅くするとともに、固液界面温度を厳密に制御することにより、単結晶の作製が可能となった。この単結晶を1500℃近傍で長時間焼鈍すると、C40母相中にC11_b相が析出し、その際層状組織の方向を制御することが可能であった。このC40相とC11_b相の界面は、極めて良好な整合界面を形成するとともに、良好な熱的安定性を示した。このような方向制御層状組織を有する複相シリサイドの機械的性質は、層界面と応力軸とのなす角、すなわちφに強く依存した。例えばφ=45°の場合、変形は層界面に平行に起こり、比較的良好な変形能を示した。一方、φ=0の場合、高温においても極めて高い強度を示し、例えば1500℃において900MPaもの降伏強度を示した。このようなシリサイドの層状方向をタービン翼材の長手方向になるよう制御するば、1500℃近傍で操業可能なタービン翼材の開発が可能であることが明らかとなった。
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