Ni基超合金単結晶タービン翼における2次結晶方位の最適化

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13650763
• 研究機関: 東京都立科学技術大学
• 研究代表者: 筧 幸次 東京都立科学技術大学, 工学部, 助教授 (70185726)
• キーワード: Ni基超合金 / 単結晶 / ガスタービン翼 / 2次結晶方位 / 最適化

研究概要

前年度までの研究において,引張り強度,クリープ強度および疲労強度に及ぼす2次結晶方位の影響について体系的に調べた.その結果,2次結晶方位の影響が最も顕著になる温度領域で,Re添加量の高い先進合金のクリープ強度が著しく低いことが明らかになった.本年度は,この知見を基に,さらに実機環境を考慮して研究を進めた.即ち,ガスタービン動翼用単結晶Ni基超合金の耐用温度の向上は,高温域で強度低下するマトリックスを強力に固溶強化するRe(レニウム)添加により達成されてきた.即ち,CMSX4に代表される第2世代合金では約3wt%Re, RR3000(別名CMSX10)に代表される第3世代合金では約6wt%のReが添加されている.航空機の離陸時においてタービン動翼の空冷孔付近に負荷される低温高応力下での強度特性評価を行い,Re添加量の高い先進単結晶超合金は,合金系によっては低温高応力下でクリープ強度が著しく低いことおよびそのメカニズムを,ケンブリッジ大学との共同研究において明らかにした(実績(1)).この劣化のメカニズムが,2次結晶方位の影響の主因である{111}<112>すべりにより生じるため,本年度はTMS75,TMS82+,CMSX10などの先進超耐熱合金について,航空機の離陸時においてタービン動翼の空冷孔付近に負荷される低温高応力下での強度特性評価を行い,2次結晶方位の影響の主因である{111}<112>すべりとクリープ強度との関係について体系的に調べた.この結果,先進合金は{111}<112>すべりが生じやすく2次結晶方位の影響が大きいため,2次結晶方位を含む結晶方位制御が重要となることを明らかにした.

研究成果

• [文献書誌] C.M.F.Rae(University of Cambridge), K.Kakehi, R.C.Reed(University of Cambridge): "On the Effect of Rhenium on the Extent of Primary Creep in Advanced Ni-Based Superalloys"耐熱金属材料第123委員会研究報告. Vol.43,No.3. 271-280 (2002)
• [文献書誌] C.M.F.Rae(University of Cambridge), K.Kakehi, R.C.Reed(University of Cambridge): "On the Effect of Rhenium on the Extent of Primary Creep in Advanced Ni-Based Superalloys"Proc.of 7th Liege Conference of Materials for Advanced Power Engineering, Liege(Belgium). PartI. 207-216 (2002)
• [文献書誌] 筧幸次, C.M.F.Rae(University of Cambridge), R.C.Reed(University of Cambridge): "Gross Primary Creep Strain in Advanced Ni-Based Single Crystal Superalloys"平成14年度日本金属学会高温材料設計研究会. (2002)
• [文献書誌] 筧幸次, C.M.F.Rae(University of Cambridge), R.C.Reed(University of Cambridge): "Gross Primary Creep Strain in Advanced Ni-Based Single Crystal Superalloys"日本金属学会130回大会講演概要. (2002)
• [文献書誌] 筧幸次, 吉葉正行: "単結晶Ni基超合金のクリープ特性に及ぼす再結晶の影響"日本金属学会131回秋期大会講演概要. (2002)
• [文献書誌] 筧幸次, 福田哲明: "単結晶Ni基超合金の低温域におけるひずみ軟化"日本金属学会132回春期大会講演概要. (2003)