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粒界工学に基づく対応粒界分散ネットワーク構築による高耐粒界腐食性材料の開発

研究課題

研究課題/領域番号 15360379
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 材料加工・処理
研究機関東北大学

研究代表者

粉川 博之  東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (10133050)

研究分担者 王 占杰  東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (20323074)
佐藤 裕  東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (00292243)
石橋 良  (株)日立製作所, 日立研究所, 研究員
研究期間 (年度) 2003 – 2004
研究課題ステータス 完了 (2004年度)
配分額 *注記
15,500千円 (直接経費: 15,500千円)
2004年度: 3,800千円 (直接経費: 3,800千円)
2003年度: 11,700千円 (直接経費: 11,700千円)
キーワード粒界工学 / 応力腐食割れ / 過不働態粒界腐食 / 鋭敏化 / 対応粒界 / 溶接部腐食 / 粒界制御 / ステンレス鋼 / 粒界構造 / 粒界腐食 / オーステナイト / クロム炭化物 / クロム欠乏 / 加工熱処理
研究概要

オーステナイト系ステンレス鋼の粒界腐食は、高温でCr炭化物が粒界析出するため粒界近傍のCr濃度が著しく低下する粒界鋭敏化が原因で生じる。粒界析出の生じ易さが粒界ナノ構造に依存し、低エネルギー構造を持つ対応粒界ではCr炭化物が析出し難いことから、対応粒界が高密度で広く均一分散した粒界ネットワーク組織をオーステナイト系ステンレス鋼中に創出し、304型オーステナイト系ステンレス鋼を加工熱処理による粒界制御により、耐粒界腐食性が通常母材に比べて4倍以上向上することを示した。そこで、316型オーステナイト系ステンレス鋼に対して粒界制御を試みた結果、同手法で対応粒界が高密度で広く均一分散した粒界ネットワーク組織を創製できることが明らかになった。さらに、最適粒界制御した316型ステンレス鋼の場合も通常の同種ステンレス鋼に比べて4倍以上耐粒界腐食性が優れていることが明らかになった。その粒界工学制御効果を304ステンレス鋼の粒界型応力腐食割れ、過不働態粒界腐食、溶接熱影響部腐食試験により評価した。まず、沸騰水型原子炉の使用環境を模擬した高温水中で三点曲げにより応力腐食割れ試験を行った結果、未制御材料が典型的な粒界型応力腐食割れを示したのに対して、粒界制御材は非常に僅かな粒内型応力腐食割れのみしか見られず、高い耐応力腐食割れ性が確認された。次に、過不働態粒界腐食特性を評価するためにHNO_3+Cr^<6+>熱酸浸漬腐食試験を実施した結果、粒界制御材の過不働態粒界腐食速度は未制御材の約2/3以下とかなりの抑制効果が認められた。さらに、アーク溶接を行い、溶接熱影響部の粒界腐食(ウェルドディケイ)をEPRおよび硫酸・硫酸第二鉄腐食試験により評価したところ、未制御材は典型的な鋭敏化による激しい粒界腐食を示したのに対して、粒界制御材での鋭敏化はかなり抑制され、高い耐溶接部腐食性が確認された。

報告書

(3件)
  • 2004 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2003 実績報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2005 2004 2003 その他

すべて 雑誌論文 (14件) 文献書誌 (5件)

  • [雑誌論文] Weld Decay-Resistant Austenitic Stainless Steel by Grain Boundary Engineering2005

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Kokawa
    • 雑誌名

      Journal of Materials Science 40・4

      ページ: 927-932

    • 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] Weld Decay-Resistant Austenitic Stainless Steel by Grain Boundary Engineering2005

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Kokawa
    • 雑誌名

      Journal of Materials Science 40-4

      ページ: 927-932

    • 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] Weld Decay-Resistant Austenitic Stainless Steel by Grain Boundary Engineering2005

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Kokawa
    • 雑誌名

      Journal of Materials Science 40(印刷中)

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Grain Boundary Engineering for Intergranular Corrosion Resistant Austenitic Stainless Steel2004

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Kokawa
    • 雑誌名

      Key Engineering Materials 261-263

      ページ: 1005-1010

    • 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] Optimization of GBCD by Combining Laser Surface Melting with Annealing Heat Treatment2004

    • 著者名/発表者名
      Sen Yang
    • 雑誌名

      Proceedings of SPIE, 5th International Symposium on Laser Precision Microfabrication, The International Society of Optical Engineering 5662

      ページ: 349-354

    • 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] Suppression of weld decay of austenitic stainless steel by grain boundary engineering2004

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Kokawa
    • 雑誌名

      Proceedings of Finnish-German-Japanese Seminar on Mechanical and Metallurgical Approaches to New Joining Process

      ページ: 196-203

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書 2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Grain Boundary Engineering for Intergranular Corrosion Resistant Austenitic Stainless Steel2004

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Kokawa
    • 雑誌名

      Key Engineering Materials 261

      ページ: 1005-1010

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Optimization of GBCD by Combining Laser Surface Melting with Annealing Heat Treatment2004

    • 著者名/発表者名
      Sen Yang
    • 雑誌名

      Proceedings of SPIE,5th International Symposium on Laser Precision Microfabrication, The International Society of Optical Engineering 5662

      ページ: 349-354

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Effect of Twin-induced Grain Boundary Engineering on Intergranular Corrosion in Austenitic Stainless Steel2003

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Shimada
    • 雑誌名

      Proceedings of the 6th International Conference on Trends in Welding Research(Georgia, USA, Ed.)(by S.A.David, et al.)ASM International

      ページ: 93-98

    • 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] Suppression of chromium depletion by grain boundary structural change during twin-induced grain boundary engineering of 304 stainless steel2003

    • 著者名/発表者名
      Hong Yun Bi
    • 雑誌名

      Scripta Materialia 49・3

      ページ: 219-223

    • 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] Electron microscopic observation of grain boundary in thermomechanical-processed SUS 304 stainless steel2003

    • 著者名/発表者名
      Hong Yun Bi
    • 雑誌名

      Materials Letters 57・19

      ページ: 2803-2806

    • 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] Effect of Twin-induced Grain Boundary Engineering on Intergranular Corrosion in Austenitic Stainless Steel2003

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Shimada
    • 雑誌名

      Proceedings of 6th International Conference on Trends in Welding Research, Georgia, USA(Ed.by S.A.David, et al.)(ASM International)

      ページ: 93-98

    • 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] Suppression of chromium depletion by grain boundary structural change during twin-induced grain boundary engineering of 304 stainless steel2003

    • 著者名/発表者名
      Hong Yun Bi
    • 雑誌名

      Scripta Materialia 49-3

      ページ: 219-223

    • 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] Electron microscopic observation of grain boundary in thermomechanical-processed SUS 304 stainless steel2003

    • 著者名/発表者名
      Hong Yun Bi
    • 雑誌名

      Materials Letters 57-19

      ページ: 2803-2806

    • 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] Masayuki Shimada: "Effect of Twin-induced Grain Boundary Engineering on Intergranular Corrosion in Austenitic Stainless Steel"Proc.6th International Conference on Trends in Welding Research, Georgia, USA, Ed.by S.A.David, et al.,ASM International. 93-98 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Hong Yun Bi: "Suppression of chromium depletion by grain boundary structural change during twin-induced grain boundary engineering of 304 stainless steel"Scripta Materialia. 49・3. 219-223 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Hong Yun Bi: "Electron microscopic observation of grain boundary in thermomechanical-processed SUS 304 stainless steel"Materials Letters. 57・19. 2803-2806 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Hiroyuki Kokawa: "Grain Boundary Engineering for Intergranular Corrosion Resistant Austenitic Stainless Steel"Key Engineering Materials. 261. 1005-1010 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Hiroyuki Kokawa: "Weld Decay-Resistant Austenitic Stainless Steel by Grain Boundary Engineering"Interface Science. (印刷中). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書

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公開日: 2003-04-01   更新日: 2016-04-21  

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