| 研究課題/領域番号 |
13450290
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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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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| 研究分野 |
材料加工・処理
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
渡辺 豊 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (10260415)
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| 研究分担者 |
生島 豊 独立行政法人産業技術総合研究所, 超臨界流体研究センター, 有機化学チーム長(研究職)
湯上 浩雄 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (60192803)
阿尻 雅文 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (60182995)
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| 研究期間 (年度) |
2001 – 2003
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| キーワード | 超臨界水 / 腐食 / 応力腐食割れ / 誘電率 / ステンレス鋼 / ニッケル基合金 / 酸化皮膜 / 酸化 |
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| 研究概要 |
超臨界水による廃棄物酸化分解プロセスで想定される環境条件において、各種耐食合金の腐食形態および腐食速度を実測評価し、水の溶媒物性(誘電率)など超臨界水環境特有の腐食支配因子を世界に先駆けて明らかにした。超臨界水中での腐食速度は圧力に強く依存することを初めて具体的に明らかにするとともに、圧力の効果は水の密度(あるいは誘電率)によって統一的に整理できることを初めて示した。
添加合金成分が系統的に異なる各種合金について、超臨界水中での腐食速度ならびに形成された酸化スケールの構成酸化物は主要合金元素の安定化学種の熱力学的予測と定性的に一致することを明らかにし、耐食合金成分設計の拠り所を得た。
超臨界水中での金属材料の応力腐食割れ感受性を評価するため、550℃/60MPaを上限とする中性〜酸性の水環境下での低ひずみ速度試験を世界に先駆けて実施し、割れ感受性に及ぼす圧力効果(水密度・物性効果)、硫酸効果などを明らかにした。超臨界純水-鋭敏化ステンレス鋼系では、水の誘電率が高い条件ほど割れ感受性が高いことを見出し、すなわち、金属溶解が割れ現象の本質であることを示した。一方、超臨界硫酸水環境-非鋭敏化ステンレス鋼では、割れ感受性には顕著な誘電率依存性は無く、低密度超臨界水(物性が水蒸気に近く、金属溶解が極めて限定される)環境においても高い割れ感受性が現れた。き裂前方での粒界酸化物形成などとも合わせて、内部酸化が割れを駆動していることを示した。
反応容器材料の長期耐久性の視点に立ち、系統的に成分の異なるNi基耐食合金について、熱時効による機械的特性および超臨界水中での耐食性の低下を定量的に明らかにするとともに、劣化要因が粒界反応型析出にある事を示した。
Cr酸化物の溶解度の温度・水物性依存性を利用した新しい超臨界水環境中防食方法を提案し、その効果を実験により実証した。
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