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超高温タービン翼材用NbSi_2基方向制御複相シリサイドの開発

研究課題

研究課題/領域番号 10555232
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
研究機関大阪大学

研究代表者

馬越 佑吉  大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00029216)

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)
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
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)
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
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。

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

    (23件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (23件)

  • [文献書誌] K.Hagihara,T.Nkano,Y.Umakoshi: "Mechanical properties of C40-based ternary Mo(Si,Al)_2 and quaterinary (Mo,Zr)(Si,Al) silicides"Scripta Mater.. 38. 471-476 (1998)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Nakano,M.Azuma,Y.Umakoshi: "Microstructure and high-temperature strength in MoSi_2/NbSi_2 duplex silicides"Intermetallics. 6. 715-722 (1998)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Umakoshi et. al.: "Strength and deformation mechanism of C40-based single crystal and polycrystalline silicides"Mater.Sci. & Eng.. A26. 113-121 (1999)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 馬越佑吉: "金属間化合物-宇宙・航空機材料の開発を目指して"科学と技術の礎. 1. 49-58 (1999)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Nakano,M.Kishimoto,D.Furuya,Y.Umatoshi: "Effect of substitational elements on plastic deformation behaviors of NbSi_2-based silicide crystals with C40 structure"Acta Mater.. 48. 3465-3475 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 馬越佑吉: "金属間化合物の異常強化挙動"ふえらむ. 5. 9-14 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Umakoshi,T.Nakano,M.Azuma: "Anomalous strengthening in NbSi_2-based silicides single crystals"High Temperature Ordeced Intermetallic Alloys IX. (印刷中).

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Nakano,Y.Nakai,Y.Umakoshi: "Microstructure and plantic aftermation in unidirectionally solidified NbSi_2(C40)/MoSi_2(C11b) arystals"High Temperature ordeced Intermetallic Alloys IX. (印刷中).

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Hagihara, T.Nakano and Y.Umakoshi: "Mechanical Properties of C40-Based ternary Mo (Si, Al)_2 and Quaternary (Mo, Zr) (Si, Al)_2 Silicides"Scripta Mater.. 38[3]. 471-476 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Nakano, M.Azuma and Y.Umakoshi: "Microstructure and High-Temperature Strength in MoSi_2/NbSi_2 Duplex Silicides"Intermetallics. 6. 715-722 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Umakoshi, T.Nakano, K.Kishimoto, D.Furuta, K.Hagihara and M.Azuma: "Strength and Deformation Mechanism of C40-Based Single Crystal and Polycrystalline Silicides"Mater.Sci. & Eng.. A26. 113-121 (1999)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Umakoshi: "Intermetallics-Development for Aerospace Materials-"Science and Technology. 1. 49-58 (1999)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Nakano, M.Kishimo, D.Furuta and Y.Umakoshi: "Effect of Substitutional Elements on Plastic Deformation Behavior of NbSi_2-Based Silicide Crystals with C40 Structure"Acta Mater.. 48. 3465-3475 (2000)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Umakoshi: "Anomalous Strengthening Behavior of Intermetallic Compounds"Bull. of ISIJ. 5[5]. 9-14 (2000)

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    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Umakoshi, T.Nakano and M.Azuma: "Anomalous Strengthening in NbSi_2-Based Silicides Single Crystals"High-Temperature Ordered Intermetallic Alloys IX, MRS. (in press). (2000)

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    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Nakano, Y.Nakani and Y.Umakoshi: "Microstructure and Plastic Deformation in Unidirectionally Solidified NbSi_2 (C40)/MoSi_2 (C11_b) Crystals"High-Temperature Ordered Intermetallic Alloys IX, MRS. (in press). (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Nakano,M.Kishimoto,D.Furuta,Y.Umakoshi: "Effect of Substitutational Elements on Plastic Deformation Behaviour of NbSi_2-Silicide Single Crystals with C40 Structure"Acta materialia. 48. 3465-3475 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 馬越佑吉: "金属間化合物の異常強化挙動"ふえらむ. 5・10. 9-14 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 馬越佑吉: "金属間化合物-宇宙・航空機材料の開発を目指して-"科学と技術の礎. 49-58 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Y. Umakoshi,T. Nakano,K. Kishimoto,D. Furuta and K. Hagihara: "Strength and deformation mechanism of C40- based single crystal and polycrystalline silicides"Materials Science and Engineering A. 261. 113-121 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 赤城耕太郎、谷澤恒幸、石原知、古城紀雄、馬越佑吉、堀蔵徳: "アルミナジルコニア二相セラッミックスの超塑性変形機構"日本金属学会誌. 63[7]. 888-894 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] K.Hagihara et al.: "Mehanical Properlies of C40-Based tennany Mo(SiAl)_2 and Quateraty (Mo,Zr)(Si,Al)_2 Silioides" Scripta Mater. 38[3]. 471-476 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] T.Nakano et al.: "Microstructure and High-Temperature Strangth in MoSi_2/NbSi_2 Duplex Silicides" Intermetallics. 6. 715-722 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書

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公開日: 1998-04-01   更新日: 2016-04-21  

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