| 研究課題/領域番号 |
17K06851
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
構造・機能材料
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| 研究機関 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 |
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研究代表者 |
戸田 佳明 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 構造材料研究拠点, 主幹研究員 (60343878)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2019年度)
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| 配分額 *注記 |
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2019年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2017年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
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| キーワード | クリープ / 析出 / 炭化物 / 炭素 / 窒素 / フェライト鋼 / ラーベス相 / Z相 / 窒化物 / 粒界上析出 / クリープボイド / クリープ破断寿命 / 耐熱鋼 / クリープ強度 |
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| 研究成果の概要 |
フェライト母相を炭窒化物やラーベス相で析出強化した新しい耐熱鋼の高温クリープ強度を向上させるため、炭素と窒素の添加量を変化させた供試鋼の700℃でのクリープ強度を測定した。窒素は0.02 %以上の添加が必要で、窒素添加量の増加に伴い、固溶強化とZ相の析出によりクリープ強度が上昇した。一方、0.05%炭素添加鋼は、粒界上の炭化物と母相の界面にボイドが形成され、長時間域のクリープ強度が低下した。0.02C-0.03N鋼のクリープ応力－破断時間曲線の傾きが小さく、新しいフェライト耐熱鋼の700℃クリープ強度を向上させるための最適炭素・窒素添加量であることを明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
発電・化学プラントの高温構造部材に使用されている既存の高クロムフェライト耐熱鋼の重要な析出強化因子である炭化物が、開発鋼では母相との低い整合性からクリープ破断の原因になり得ること、既存鋼では有害相とされている窒化物が、開発鋼における安定な析出強化因子であることが分かり、700℃以上のクリープ強度を向上させるための新しい耐熱材料設計指針を示すことができた。
これにより、700 ℃級先進超々臨界圧火力発電や超臨界地熱発電、次世代核融合炉、固体酸化物型燃料電池等に安価で熱的性質の優れたフェライト開発鋼を応用でき、高効率なエネルギー変換機器により、今までよりも進んだ低炭素化社会を築くことができる。
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