複合ガス環境における先端材料の高温腐食に関する研究

1998 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 09044115
• 研究種目: 国際学術研究
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 共同研究
• 研究分野: 材料加工・処理
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 成田 敏夫 北海道大学, 工学研究科, 教授 (60001252)
• 研究分担者: GLEESON Bria アイオワ州立大学, 材料工学科, 助教授 ; YOUNG David ニュウサウスウェールズ大学, 材料工学研究科, 教授 ; 佐藤 芳幸 秋田大学, 鉱山学部, 助教授 (90240671) ; 黒川 一哉 北海道大学, 工学研究科, 助教授 (00161779) ; HIRATA Hiroshi YAMAGATA UNIVERSITY,ELECTRICAL AND INFORMATION ENGINEERING,ASSOCIATE PROFESSOR (60250958)
• 研究期間 (年度): 1997 – 1998
• キーワード: 高温腐食 / 複合ガス / 環境劣化 / 先端材料 / 超合金 / 金属間化合物 / ボイラー / タービン

研究概要

ガスタービン、ボイラなどに使われている耐熱材料は、エネルギの高効率化と環境問題に関連して、これらエネルギ変換機器のエネルギ効率を改善するために、近年、燃焼温度が上昇し苛酷な高温腐食環境に曝される傾向にある。本研究では、高温腐食の分野で先端的研究を進めているオーストラリア、ニューサウスウェールズ大学D.J.Young教授の研究室との国際共同研究を実施し、酸素、硫黄、塩素などの複合ガス環境における研究成果を持ち寄り、その機構の解明を行うため4回の会議を開催した。先ず、本研究の課題として取り上げた項目について各人が資料を持ち寄り討議し、ついで、各研究室で新しく得られた最新の成果についてセミナー型式で討論した。その後、2回の会議をオーストラリアと日本において開催し、平成11年1月の最終会議では、過去3回の会議を総括した後、本共同研究の成果と残された課題、さらに将来の発展性を中心にして、ゴミ焼却炉等に見られる複合ガス環境における先端材料、シリサイド、アルミナイド、特殊鋼などの高温腐食挙動に検討項目を絞り、セミナーおよび自由討論型式により検討した。
本研究の成果は、酸素または硫黄などの単純な環境での腐食機構は比較的よく理解されつつあるのに対して、複合ガス環境における腐食は基礎および実用の両面から多くの点で不明な点が残されていることを明らかにした。特に、熱力学と動力学を基礎とする研究手法を基礎として、これらを複合したシステム化が必要であるとの意見の合意を見た。
本共同研究を通じて、複合ガス環境における高温腐食研究の現状について体系的に整理できたことと今後の研究の方向性を理解することができたのは大きな収穫であった。さらに、本研究成果はジェットエンジン、タービンなどの超合金の高温腐食挙動の解明にも寄与することが期待でき、特に、材料内部のいわゆる内部酸化(硫化、塩化を含む)現象の解明にも寄与できる。

研究成果

• [文献書誌] 渡辺崇則、吉岡隆幸、成田敏夫: "Ti-A1合金の高温窒化に対する微量酸素とSi添加の影響" 材料と環境. 47(5). 333-340 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 佐藤芳幸、原 基、成田敏夫: "微量塩化水素含有雰囲気におけるNi-Cr合金の高温腐食動力学" 材料と環境. 47(5). 313-319 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 高橋英徳、宮腰康樹、鴨田秀一、林 重成、成田敏夫: "耐熱鋳鋼SCH13の廃棄物焼却炉における高温腐食挙動" 材料と環境. 47(12). 777-782 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] H.Yakuwa, T.Narita, M.Kawasaki, M.Miyasaka, C.Fang, T.Go, S.Nakahama: "DEVELOPEMENT OF A SULFIDATION-CORROSION RESISTANT NICKEL-BASE SUPERALLOY FOR FCC POWER RECOVERY TURBINE ROTORS" Proceedings of 27th Turbomachinary Symposium. 49-54 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 谷田貝衛,泉岳志,吉岡隆幸,成田敏夫: "硫化処理TiAl合金の耐酸化性におよぼすCr添加の影響" 耐熱金属材料第123委員会研究報告. 40(1). 81-89 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Takanori Watanabe, Takayuki Yoshioka, and Toshio Narita: "Effects of Impurity Oxygen and Si Addition on High-Temperature Nitridation of Ti-AI Alloys" Zairyo-to-Kankyo. 47 (5). 333-340 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Yoshiyuki Sato, Motoi Hara, and Toshio Narita: "High-Temperature Corrosion Kinetics of Ni-Cr Alloys in HCL-containing Atmosphere" Zairyo-to-Kankyo. 47 (5). 313-319 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Hidenori Takahashi, Yasuki Miyakoshi, Syuichi Kamota, Shigenari Hayashi and Toshio Narita: "High-Temperature Corrosion Behavior of a Heat Resistant Steel SCH13 in Waste Incinerator Environments" Zairyo-to-Kankyo. 47 (12). 777-782 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] H.Yakuwa, T.Narita, M.Kawasaki, M.Miyasaka, C.Fang, T.Go, S.Nakahama: "DEVELOPEMENT OF SULFIDATION-CORROSION RESISTANT NICKEL-BASE SUPERALLOY FOR FCC POWER RECOVERY TURBINE ROTORS" Proceedings of 27th Turbomachinary Symposium. 49-54 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Mamoru Yatagai, Takeshi Izumi, Takayuki Yoshioka, and Toshio Narita: "Effect of Cr addition and pre-sulfidation on Oxidation Properties of TiAI Alloys" Tainetsu-kinzoku-zairyo-dai 123 iinkai-kenkyu-houkokusyo. 40 (1). 81-89 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より