| 研究課題/領域番号 |
20H00298
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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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 | 東北大学 |
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研究代表者 |
大森 俊洋 東北大学, 工学研究科, 教授 (60451530)
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| 研究分担者 |
大沼 郁雄 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 構造材料研究拠点, 上席研究員 (20250714)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
45,890千円 (直接経費: 35,300千円、間接経費: 10,590千円)
2022年度: 12,480千円 (直接経費: 9,600千円、間接経費: 2,880千円)
2021年度: 11,960千円 (直接経費: 9,200千円、間接経費: 2,760千円)
2020年度: 21,450千円 (直接経費: 16,500千円、間接経費: 4,950千円)
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| キーワード | 状態図 / 相平衡 / Cr合金 / 耐熱材料 / 高温材料 / 共晶組織 / クロム / 高融点金属 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
CO2排出削減・省資源のため、発電や航空機などにおけるエネルギー高効率化は重要である。運転温度を上昇させれば熱効率が向上するため、耐用温度の高い耐熱材料が求められる。本研究では、高融点Cr,Mo基合金の状態図を実験的に決定し、熱力学データベースの構築を行う。さらに、耐熱性と製造性に優れ、エネルギー効率を革新的に向上させる(Cr,Mo)-Si系次世代耐熱材料を設計・開発する。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、Cr系耐熱材料の開発を目指し、Cr系状態図の実験による決定、及び、CALPHAD法による熱力学データベース構築を行った。さらに、状態図を用いて合金設計を行い、ミクロ組織制御と高温材料としての可能性を明らかにすることに取り組んだ。高温域における状態図決定手法を検討し、純Crの融点や、Cr-Si二元系、Cr-Ta二元系状態図を実験により決定することができた。また、Cr-Si-Ta三元系のCr側における状態図を決定することができた。熱力学解析を行って状態図計算ができる基盤を構築した。Cr-Si-Ta系の組織制御や高温圧縮試験を通し、靭性と耐酸化性を有する高温材料になり得る可能性を示した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究ではCr合金を用いて高温の状態図を決定する手法を検討し、Cr-Si系をはじめとして複数の合金系の状態図を決定することができた。高融点金属の状態図は正確な情報が少なく、今後、実験状態図や熱力学データベースの構築が進展することが期待できる。また、高融点利用の一例として、Cr系耐熱材料の開発に取り組んだ。耐熱材料の耐用温度向上は発電の高効率化に寄与することができる。
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