| 研究課題/領域番号 |
11305050
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
森永 正彦 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (50126950)
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| 研究分担者 |
湯川 宏 名古屋大学, 工学研究科, 助手 (50293676)
村田 純教 名古屋大学, 工学研究科, 助教授 (10144213)
田中 信夫 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (40126876)
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| キーワード | 不純物効果 / 硫黄 / 耐熱鋼 / 水蒸気酸化 |
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| 研究概要 |
従来、材料中の不純物元素は極力下げた方がよいと考えられてきたが、諸特性のバランスが要求される多くの金属材料では、適量の微量元素は有害ではなくむしろ必要である。本研究は、金属材料の中の「微量元素の役割」を再評価し、微量元素の積極的利用によって、安価かつ高性能な材料を創成するための基礎研究である。
具体的には、超々臨界圧火力発電プラント用材料として重要な高クロム・フェライト系耐熱鋼を対象に絞り、微量元素、特にイオウ(S)による特性向上のメカニズムを明らかにし、耐熱鋼の設計の指針を得ることを目的としている。
本年度は以下の成果を得た。
(1)Sは、水蒸気酸化試験温度である650℃では、Pなどの他の不純物元素と同様に鋼の表面に速やかに偏析する。それに伴い、Sと結合性の強いCrも同様に鋼の表面に濃化する。その結果、Sを含む鋼では、含まない鋼に比べて酸化の初期から、Cr_2O_3の形成が速やかに行われる。
(2)Cr_2O_3形成後、Sは酸化物下層、あるいは酸化物/金属界面に存在し、Cr欠乏層の生成を抑え。
(3)Cr_2O_3単体の水蒸気酸化試験を行った結果、酸化物重量が減少するが、不純物Sを添加したCr_2O_3ではその重量減少が抑制された。
以上の結果から、鋼にSが存在する場合、Cr_2O_3の生成を助長し、かつCr_2O_3の揮発を抑制する効果のあることが明らかとなった。この効果は50〜100ppmで顕著に現れることから、強度等への影響を考えるとS量を50〜100ppmとすることが合金設計上、最適であると結論される。
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