| 研究課題/領域番号 |
19K22053
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分26:材料工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
乾 晴行 京都大学, 工学研究科, 教授 (30213135)
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| 研究分担者 |
岸田 恭輔 京都大学, 工学研究科, 准教授 (20354178)
新津 甲大 京都大学, 工学研究科, 助教 (90733890)
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| 研究期間 (年度) |
2019-06-28 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2020年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2019年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
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| キーワード | 鉄基超合金 / 耐熱構造材料 / 2相組織 / 整合析出 / 格子ミスフィット / 高温強度 / クリープ / 単結晶 / Fe基超合金 / 超耐熱合金 / L12型金属間化合物 / 2相Cuboidal組織 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
Ni基超合金の優れた耐熱性はFCC構造を基礎としたL12-Ni3Al（γ’）規則相がFCC-Ni（γ）相にCube-On-Cube方位関係で整合析出した2相組織に起因すると考えられ，このような2相Cuboidal組織をこれまで合金元素として考えられたことがないGeに着目しFe基合金で実現し，γ’相の相安定性の変化と高温力学特性の相関を確立しつつ，現在の耐熱鋼の630℃を遥かに超える耐用温度をもつ新規なFe基超合金耐熱鋼の開発を目指す．
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| 研究成果の概要 |
Ni基超合金の優れた耐熱性はFCC構造を基礎としたL12-Ni3Al（γ’）規則相がFCC-Ni（γ）相にCube-On-Cube方位関係で整合析出した2相組織に起因すると考えられるが，Feを主成分とする耐熱鋼でこのような二相組織が実現されたことはない．Fe3Ge-Ni3Ge擬2元系で全率L12固溶体を形成することを見出し，このL12-固溶体相とFCC-(Fe,Ni)相の相平衡を調べ，Fe-rich組成でCube-On-Cube方位関係で整合析出したγ-γ’2相組織を所望の体積分率で形成できることを見出し，Fe基超合金の開発に繋げるための耐熱性・高温強度を向上させる合金設計を行った.
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
Fe-rich組成で優に50%を超えるγ’相をCube-On-Cube方位関係で整合析出させたγ-γ’2相組織を実現するのは世界初であり，高温材料や鉄鋼材料の多くの教科書に「Fe基の合金ではγ’相の相分率は10%を超えることはない」との記述を覆す学術的な意義を有する．このような2相組織は構造材料の耐熱性を向上させる上で有用であり，現在の耐熱鋼の耐用温度630℃を遥かに超える耐用温度をもつ新規な鉄基超合金の開発に繋がる研究であり，例えば火力発電所の発電効率を改善し，地球温暖化ガス排出量の大幅な削減に繋がり得るため社会的意義も大きい．
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