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金属間化合物を強化相とした高強度オーステナイト系耐熱鋼の設計

研究課題

研究課題/領域番号 14205102
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 構造・機能材料
研究機関東京工業大学

研究代表者

竹山 雅夫  東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (30251622)

研究分担者 山本 幸則  東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (30334543)
松尾 孝  東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (10089823)
橋本 清  (株)材料設計技術研究所, 研究部長
鈴木 茜  東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 特別研究員
研究期間 (年度) 2002 – 2004
研究課題ステータス 完了 (2004年度)
配分額 *注記
48,100千円 (直接経費: 37,000千円、間接経費: 11,100千円)
2004年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2003年度: 15,470千円 (直接経費: 11,900千円、間接経費: 3,570千円)
2002年度: 29,900千円 (直接経費: 23,000千円、間接経費: 6,900千円)
キーワードC14型構造 / C15型構造 / D0_<22>型構造 / 格子定数 / 格子ミスフィット / 相平衡 / 析出形態 / 組織制御 / 遷移包析型反応 / 置換サイト / c / a比 / 形態制御 / 軸比 / 大きさ効果 / chessboard組織 / 整合 / オーステナイト / 金属間化合物 / 相変態 / 析出 / Fe_2Nbラーベス相
研究概要

本研究はオーステナイト母相(A1)の強化相としてA_2B型のTCP相とA_3B型のGCP相を取り上げ,前者と後者に対してそれぞれC14型構造のFe_2Nb Laves相とD0_<22>型構造のNi_3Vを中心に,Fe-Ni-M3元系及びFe-Ni-Cr-M4元系状態図(M:遷移金属元素),相変態,析出など平衡論,速度論,結晶学,金属組織学的観点から基礎研究を行い,合金設計に対する新たな可能性と設計指針を示したものである.
TCP Fe_2Nb相はFeサイトにNi,また,Nbサイトに遷移金属元素M(例えばZrなど)を相当量固溶し,オーステナイト(A1)と広い組成領域で平衡する.そこで,置換サイトを利用した固溶元素量を制御することによりそのc/a比を理想値1.633に近づけると,母相中に微細均一に析出することを明らかした.その結果,Fe-Ni-Cr-Nbをベースとしたモデル合金を提案した.
GCP Ni_3V相は,高温相であるA1(fcc)母相からの急冷によって[010]と{101}を晶癖面とするMulti-variant組織を形成する.これはA1→D0_<22>変態において母相とD0_<22>相の格子定数の違い(α_<D022><α_<A1><C_<D022>)から生じる弾性ひずみを最小にするためであることを明らかにした.また,このMulti-variant組織を有し,且つ,A1/D0_<22>2相となるような組成領域を明らかにした.この2相組織は,母相とD0_<22>相の格子ミスフィットの制御によりMaze(迷路)状あるいはChessboard状などさまざまにその形態を制御できる.特にα_<D022>とα_<A1>のミスフィットの大小がD0_<22>相の形態と密接に関連する.また,800℃において長時間時効しても整合組織を維持する.これらの知見から,NiとVををれぞれFeとNbに置換すれば,体積率を自由に変え,目的に応じた強度特性を有する鍛造オーステナイト耐熱鋼への展開が可能になることを示した.

報告書

(4件)
  • 2004 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2003 実績報告書
  • 2002 実績報告書
  • 研究成果

    (39件)

すべて 2005 2004 2003 2002 その他

すべて 雑誌論文 (27件) 文献書誌 (12件)

  • [雑誌論文] Phase Equilibria and Lattice Parameters of Fe_2Nb Laves Phase in Fe-Ni-Nb Laves Phase in Fe-Ni-Nb Ternary System at Elevated Temperatures2005

    • 著者名/発表者名
      M.Takeyama
    • 雑誌名

      Materials Research Society 842

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 「研究成果報告書概要(和文)」より2005

    • 著者名/発表者名
      A.Suzuki, M.Takeyama
    • 雑誌名

      Materials Research Society 842

    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Phase Equilibria among α-Fe(A2), γ-Fe(Al), λ-Fe2Mo(C14) Phases in Fe-Mo-Ni Ternary Systems at 1173 K2005

    • 著者名/発表者名
      S.Ishikawa, N.Gomi, T.Matsuo, M.Takeyama
    • 雑誌名

      46-1

      ページ: 25-32

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Phase Equilibria and Lattice Parameters of Fe_2Nb Laves Phase in Fe-Ni-Nb Ternary System at Elevated Temperatures2005

    • 著者名/発表者名
      M.Takeyama, N.Gomi, T.Matsuo
    • 雑誌名

      Materials Research Society S5

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Phase Transformations of Al→DO_<22> in Ni-V Binary Alloys2005

    • 著者名/発表者名
      A.Suzuki, M.Takeyama
    • 雑誌名

      PTM 2005 TMS(in press)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Formation and Morphology of Kurnakov Type DO_<22> Compound in Disordered fee γ-(Ni,Fe) Matrix Alloys2005

    • 著者名/発表者名
      A.Suzuki, M.Takeyama
    • 雑誌名

      J.Materials Research (in press)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Phase Equilibria and Lattice Parameters of Fe_2Nb Laves Phase in Fe-Ni-Nb Ternary System at Elevated Temperatures2005

    • 著者名/発表者名
      M.Takeyama
    • 雑誌名

      Materials Research Society (In press)

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Fe-Mo-Ni3元系の1173Kにおけるα-Fe(A2),γ-Fe(Al),λ-Fe_2Mo(C14)相間の相平衡2005

    • 著者名/発表者名
      石川茂浩
    • 雑誌名

      学振 耐熱金属材料第123委員会 研究報告 46-1

      ページ: 25-32

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 化合物強化型オーステナイト系耐熱鋼の可能性と設計指針2004

    • 著者名/発表者名
      竹山雅夫
    • 雑誌名

      (独)日本学術振興会 耐熱金属材料 第123委員会研究報告 45-1

      ページ: 51-58

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Fe-Ni-Nb 3元素におけるγ-Fe/Fe_2Nb相間の相平衡とFe_2Nb相の結晶構造2004

    • 著者名/発表者名
      五味伸幸, 竹山雅夫
    • 雑誌名

      (独)日本学術振興会 耐熱金属材料 第123委員会研究報告 45-2

      ページ: 157-166

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Alloying Effect on Stability of Multi-variant Structure on Ni_3V at Elevated Temperatures2004

    • 著者名/発表者名
      A.Suzuki, M.Takeyama
    • 雑誌名

      Intermetallics 12

      ページ: 969-975

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Microstructure Control on Ni-Base Superalloys with High Volume Fraction of DO_<22> Compound2004

    • 著者名/発表者名
      A.Suzuki, M.Takeyama
    • 雑誌名

      Superalloys 2004

      ページ: 115-124

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Possible Development of Austenitic Heat Resisting Steels Strengthened by Intermetallic, Report on the 123^<rd> Committee on Heat-Resisting Materials and Alloys.2004

    • 著者名/発表者名
      M.Takeyama, N.Gomi, T.Matsuo
    • 雑誌名

      Japan Society for the Promotion of Science 45-1

      ページ: 51-58

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Phase equilibria between γ-Fe/Fe_2Nb Phases in Fe-Ni-Nb Ternary System and Structure Analysis of Fe_2Nb : Report on the 123^<rd> Committee on Heat-Resisting Materials and Alloys.2004

    • 著者名/発表者名
      N.Gomi, S.Morita, T.Matsuo, M.Takeyama
    • 雑誌名

      Japan Society for the Promotion of Science 45-2

      ページ: 157-166

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Alloy Design Concept for Austenitic Heat Resisting Steels Strengthened by Intermetallics2004

    • 著者名/発表者名
      M.Takeyama
    • 雑誌名

      Report on ISIJ Forum-Improvement for Heat Resistant Stainless Steel and its Alloy Design- No.9699

      ページ: 15-20

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Alloying Effect on Stability of Multi-variant Structure on Ni3_V at Elevated Temperatures2004

    • 著者名/発表者名
      A.Suzuki, H.Kojima, M.Takeyama, T.Matsuo
    • 雑誌名

      Intermetallics 7-9

      ページ: 969-975

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Microstructure Control on Ni-Base Superalloys with High Volume Fraction of DO_<22> Compound2004

    • 著者名/発表者名
      A.Suzuki, T.Matsuo, M.Takeyama
    • 雑誌名

      Superalloys 2004 TMS

      ページ: 115-124

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Formation and Morphology of Kurnakov Type DO_<22> Compound in Disordered fee γ-(Ni,Fe) Matrix Alloys2004

    • 著者名/発表者名
      A.Suzuki, M.Takeyama
    • 雑誌名

      Materials Research Society S6

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Fe-Ni-Nb3元系におけるγ-Fe/Fe_2Nb相間の相平衡とFe_2Nb相の結晶構造2004

    • 著者名/発表者名
      五味伸幸
    • 雑誌名

      学振 耐熱金属材料第123委員会 研究報告 45-2

      ページ: 157-166

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Fe-Ni-Nb-Zr 4元系におけるγ-Fe/Laves相間の相平衡2004

    • 著者名/発表者名
      五味伸幸
    • 雑誌名

      日本金属学会講演概要 135

      ページ: 203-203

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Alloying Effect on Stability of Multi-variant Structure on Ni_3V at Elevated Temperatures2004

    • 著者名/発表者名
      A.Suzuki
    • 雑誌名

      Intermetallics 12

      ページ: 969-975

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Microstructure Control on Ni-Base Superalloys with High Volume Fraction of DO_22 Compound2004

    • 著者名/発表者名
      A.Suzuki
    • 雑誌名

      Superalloys 2004

      ページ: 115-124

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Morphology of γ/γ" Two-phase Coherent Microstructure in Ni-V Alloys2003

    • 著者名/発表者名
      A.Suzuki, M.Takeyama
    • 雑誌名

      J.The Japan Society for Heat Treatment 43, 6

      ページ: 373-374

    • NAID

      10011817102

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Al→DO_<22> Transformation and Multi-Variant Structure of Ni_3V2003

    • 著者名/発表者名
      A.Suzuki, Masao Takeyama, Takashi Matsuo
    • 雑誌名

      Material Research Society Symposium Proc.753

      ページ: 363-368

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Microstructure Evolution and Strengthening Mechanism of Wrought Ni-41Cr-7Al Alloy2003

    • 著者名/発表者名
      M.Takeyama, H.Hashimoto, A.Suzuki, T.Matsuo, T.Matsumoto
    • 雑誌名

      Advanced Materials and Processes for Gas Turbines TMS

      ページ: 217-224

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Multi-vatiant Structure of Ni_3V Transformed from Al(fcc) to DO_<22>(bct), Practical Electron Microscopy and Its Application to Materials2002

    • 著者名/発表者名
      A.Suzuki, M.Takeyama
    • 雑誌名

      ISIJ and JIM

      ページ: 158-158

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Thermal Stability of Multi-variant Structure in Ni_3V, Report on the 123^<rd> Committee on Heat-Resisting Materials and Alloys.2002

    • 著者名/発表者名
      A.Suzuki, M.Takeyama, T.Matsuo
    • 雑誌名

      Japan Society for the Promotion of Science 43-2

      ページ: 157-167

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 竹山雅夫: "化合物強化型オーステナイト系耐熱鋼の可能性と設計指針"(独)日本学術振興会第123委員会研究報告. 45・1. 51-58 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 鈴木 茜: "Alloying Effect on Thermal Stability of Multi-variant Structure of Ni_3V"Intermetallics. 12(In press). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 五味伸幸: "Fe-Nb-Niオーステナイト系鋼におけるFe_2Nb相の組成域と結晶構造"日本熱処理技術協会第56回講演大会講演概要集. 56. 1-2 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 五味伸幸: "Fe-Nb-Ni3元系におけるFe_2Nb Laves相の相領域と格子定数"材料とプロセス. 16・6. 31 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 五味伸幸: "Fe_2Nb C14 Laves相の相領域と格子定数変化"第133回日本金属学会講演概要. 133. 229 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 山本幸則: "D022型化合物相Ni3Vの格子定数に及ぼす第3元素の効果"第132回日本金属学会講演概要. 132. 263 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 森田純男, 竹山雅夫, 松尾孝: "Fe-Cr-Ni-Nbオーステナイト系耐熱鋼におけるFe_2Nb Laves相の析出"材料とプロセス. 15・6. 1173 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] A.Suzuki, M.Takeyama, T.Matsuo: "Transmission electron microscopy on the phase equilibria among β, α, α_2 phases in Ti-Al binary system"Intermetallics. 10・9. 915-924 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 鈴木茜, 竹山雅夫, 松尾孝: "Multi-variant組織を有するNi_3Vの熱的安定性"学振123委員会研究報告. 40・2. 157-167 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] A.Suzuki, M.Takeyama, T.Matsuo: "Al→D0_<22> Transformation and Multi-variant Structure of Ni_3V"Abstracts for MRS 2002 Fall Meeting. 602 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 鈴木茜, 竹山雅夫, 松尾孝: "Ni_3VのMulti-variant組織におけるvariantの選択成長による粗大化機構"第131回日本金属学会講演概要. 131. 160 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 小島久資, 吉野正崇, 鈴木茜, 竹山雅夫, 松尾孝: "Ni-V-Nb3元系合金におけるD0_<22>化合物の析出形態"第131回日本金属学会講演概要. 131. 160 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書

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公開日: 2002-04-01   更新日: 2016-04-21  

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