| 研究課題/領域番号 |
22KJ0240
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| 補助金の研究課題番号 |
22J11168 (2022)
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 基金 (2023)
補助金 (2022) |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 審査区分 |
小区分26050:材料加工および組織制御関連
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
齋藤 遥 東北大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)
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| 研究期間 (年度) |
2023-03-08 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2023年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2022年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
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| キーワード | 高耐食化 / ステンレス鋼 / モリブデン |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ステンレス鋼の高耐食化について、従来の耐食元素の固溶体化という手法では、希少金属を多量に使用する。持続可能な社会の実現のために、添加する希少金属の量を削減する必要がある。本研究では、耐食元素が濃縮した「濃化領域」を鋼中に分散させ、そこに防食機能を集約させる。これによって、希少元素の使用を抑えた、高耐食ステンレス鋼の開発を目的とする。また、その作製条件を評価し、最適化に取り組む。
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| 研究実績の概要 |
本年度は、耐孔食性を向上させる代表的な元素であるMoを、ステンレス鋼中に「固溶」ではなく「第二相化」した、高耐食ステンレス鋼の開発に取り組んだ。SUS304Lステンレス鋼の粉末と純Moの粉末を混合・焼結し、Mo濃化組織を含有するステンレス鋼を作製した。作製鋼に対して、耐食性に及ぼす熱処理条件とMoの添加量の影響を評価し、耐食性向上のための金属組織の条件を明らかにした。焼結鋼に対して、高温で長時間の熱処理を施すと、MoとCrが濃縮したBCC相と、Niが濃縮したFCC相からなるMo濃化組織が形成されることを見出した。また、熱処理温度の上昇や、Moの添加量の増加に伴い、Mo濃化領域の割合が増加した。作製したステンレス鋼は、従来のSUS316L焼結ステンレス鋼よりも高い耐食性を示した。特にMo濃化領域の体積分率が高くなるほど、孔食電位が上昇することを見出した。BCC相とFCC相のモデル合金を作製し、それぞれNaCl水溶液中での動電位アノード分極曲線の測定を行い、各相の溶解挙動を調査した。Mo濃化領域中のBCC相は、MoとCrが濃縮しているために耐食性が非常に高く、孔食成長のバリアとなる可能性が示唆された。したがって、Mo濃化領域の割合が増加することにより、孔食の成長が初期の段階で抑制されるため、高い耐孔食性が得られたと考えられる。また、定電流分極測定を行うことにより、孔食起点が母相であることを明らかにし、Mo濃化領域は孔食の起点とならないことを明らかにした。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
現在までに、Mo濃化領域を有するステンレス鋼を開発に成功した。また、高耐食化のためのMo濃化領域の作製条件の検討を行い、Mo濃化領域の割合が増加するほど、耐食性が向上することを見出した。今後の新たな防食技術の確立に向けた指針を見出したことから、順調に進展していると評価できる。
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| 今後の研究の推進方策 |
これまでの研究で成果を得られた、Mo濃化領域を利用した高耐食化ステンレス鋼では、「孔食成長」に対する抑制効果を得られることができた。今後は、「孔食発生」の抑制機能を有する高耐食ステンレス鋼の開発に取り組み、濃化領域を利用した、新たな高耐食化機構を確立する。
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