超フェライト耐熱鋼を創造するラーベス強化相の多成分デザイン

2018 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 16H04533
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 材料加工・組織制御工学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 吉見 享祐 東北大学, 工学研究科, 教授 (80230803)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: フェライト鋼 / ラーベス相 / 耐熱鋼 / 組織制御

研究成果の概要

本研究では，フェライト系耐熱鋼の高温強度を高めるための因子として，ラーベス相に着目した。鉄鋼中のラーベス相は，多成分系の中でフェライト母相と熱力学的に平衡しているため，複数の元素から構成されている。そのため，二元系Fe2M（M：高融点金属）ラーベス相の特徴的な構造であるトポロジカルな稠密規則構造は，非化学量論性やAl，Cr，Bなど第３，４，５固溶元素の置換，さらにラーベス相形成元素であるNb，Wなどの高融点金属の濃度や配合比率によって変化する。その結果，熱力学的安定性が変化し，これによって析出サイズや分布，析出速度も大きく変化する。

自由記述の分野

耐熱材料

研究成果の学術的意義や社会的意義

化石燃料の価格や可採年数などの観点から，石炭火力発電は長期にわたって安定的に大規模発電を実現するのに適している。しかしその一方で，発電プラントはより一層大型化するため，高価なニッケル基合金ではなく，鉄基の耐熱合金（耐熱鋼）に対する依存度が高い。近年，石炭火力発電では，先進超々臨界圧（A-USC）発電技術の開発が国家プロジェクトとして推進されているが，主蒸気を発生させるボイラー等ではフェライト系耐熱鋼の需要が高い。しかし，従来のフェライト系耐熱鋼ではA-USC発電を長期間安定操業するのに十分な耐熱性が得られておらず，より耐熱性の優れた超フェライト系耐熱鋼の開発が切望されている。