| 研究概要 |
はじめに:近年の各種エンジンの高性能化に伴い,燃料中に微量に含まれる不純物がこれら機関の高温部に付着して構成材料を甚だしく腐食させる現象が問題になっている。特にNi基超耐熱合金が多用されるガスタービンエンジンでは運転温度が高いこともあって,1000K以上で大気中のNaClや燃料中の微量硫黄によりNa_2SO_4系の粒界腐食を起こして,応力負荷環境下で酸化と複合して反応が促進され,超耐熱合金の高温高負荷条件下での使用の大きな障害となっている。本研究ではWaspaloyとその基本合金であるNi-20%Cr合金を対象に,Na_2SO_4の溶融塩腐食法で生成した硫化物スケールを観察して硫化現象を解析するとともに,サブスケールの立体構造をその場観察する技術を開発することにした。
研究成果:Na_2SO_4中,1173-1273Kで最大72ks硫化した両合金のスケール近傍の組織を観察した。スケールは合金表面の外部スケールと内部のサブスケールから構成された。X線回折,EPMAによると,Ni-20%Cr合金の前者はCr_2O_3,後者はCr_2O_3,Cr_2S_3,Cr_5S_6から構成されていた。同様な解析をWaspaloyついても行った。両合金の各温度で生成するサブスケールの厚さと硫化時間の平方根との間にはほぼ直線関係があり,拡散律速を示唆する放物線則が成立した。WaspaloyはNi-20%Cr合金に比較して,高温程サブスケールの生成が抑制される傾向を示した。サブスケールの立体構造を観察するため,両合金に有機溶媒系溶解法の適用を図った。溶解液として臭素+臭化セチルピリジニウム+アセトニトリルが適用に優れ,高温硫化した試料の合金部のみを溶解させ,硫化物相の原形を保持したまま残すことが出来た。本研究で粒界硫化物スケールの特徴ある立体構造を直接SEM観察する基本技術を確立した。
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