| 研究課題/領域番号 |
62430014
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| 研究種目 |
一般研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
金属製錬・金属化学
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
齋藤 安俊 東京工業大学, 工業材料研究所, 教授 (40005236)
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| 研究分担者 |
丸山 俊夫 東京工業大学, 工学部, 助教授 (20114895)
阿竹 徹 東京工業大学, 工業材料研究所, 助教授 (30028229)
伊藤 義孝 東京工業大学, 工業材料研究所, 助手 (70016822)
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| 研究期間 (年度) |
1987 – 1989
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| 研究課題ステータス |
完了 (1989年度)
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| 配分額 *注記 |
29,000千円 (直接経費: 29,000千円)
1989年度: 2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
1988年度: 8,500千円 (直接経費: 8,500千円)
1987年度: 18,200千円 (直接経費: 18,200千円)
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| キーワード | 耐熱合金 / 高温酸化 / 酸化皮膜 / 希土類元素効果 / keying-on組織 / 高温腐食 / 予備酸化 / 高温耐酸化性 / 酸化挙動 / 酸化速度 / 希土類元素添加効果 / 保護性皮膜 / 密着性 / ペロブスカイト型酸化物 |
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| 研究概要 |
本研究においては、耐熱合金の高温耐酸化性を支配する重要な因子として、保護性酸化皮膜の密着性に着目し、古くより現象が認められながら、基本的には未解決のまま残されてきた希土類元素効果とその機構について詳細に検討した。耐熱合金としては、Ni-Cr-Si、Ni-Cr-Al、Ni-Cr、Fe-Cr、およびステンレス鋼の代表的なものを対象とした。
まず、Ni-20Cr-1Si合金について、研究代表者が長年にわたる研究によって蓄積した高温酸化デ-タを解析し、希土類元素効果においては、酸化皮膜組織が重要な役割を演じ、とくに“keying-on"組織が皮膜の密着性の向上に寄与することを明らかにした。そこで、金属クロムの表面に種々の希土類元素酸化物を塗布して高温酸化させたところ、Sc以外の希土類元素酸化物の表面塗布は、皮膜の剥離を抑制し、Cr_2O_3の優先配向を消滅させることが認められた。これらの結果を希土類元素酸化物-Cr_2O_3系状態図および拡散デ-タに基づいて解析し、Sc以外はペロブスカイト型複酸化物を生成することから、これらの複酸化物やCeO_2がCr_2O_3皮膜の粒界に存在し、その中の酸素イオンの拡散係数が大きく、またCr_2O_3の粒界移動が抑制されて、皮膜は“keying-on"組織を呈するという機構を提出した。次いで、Ni-20Cr-3Al合金へのCe添加およびCeO_2表面塗布では、酸化速度の低減は認められなかったが、サイクル酸化では皮膜の剥離が抑制され、これは内部酸化によるpegging効果によるものとして説明された。
耐熱合金が実際に使用される雰囲気は、単なる乾燥空気であることはまれであり、しばしばハロゲン系ガス、硫黄系ガス、水蒸気などを含有している。このような過酷な環境における高温腐食に対しては、予備酸化による保護性酸化皮膜の形成が有効であると考えられるので、この場合の希土類元素効果についても検討し、前記機構に基づいて解析した。
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