| 研究課題/領域番号 |
16K06776
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| 研究機関 | 兵庫県立大学 |
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研究代表者 |
足立 大樹 兵庫県立大学, 工学研究科, 准教授 (00335192)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | ナノ結晶 / アモルファス / 経時変化 |
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| 研究実績の概要 |
ブラッシング電析法により作製したナノ結晶/アモルファス二相Ni-W合金は引張強度2GPa以上の強度を示しつつ、塑性変形能を有する。しかしながら、室温以上の温度にさらすことにより徐々に塑性伸びが減少する経時変化を示す。これは、アモルファス相の熱的安定度が低く、自由体積が低下するためであると予想される。昨年度はアモルファス相の安定度をあげるため、第三元素として侵入型元素である窒素固溶を試みたが、経時変化の抑制効果は十分でなかった。本年度は同じく侵入型元素であるボロン固溶を試み、その微細組織や、機械的性質の経時変化について調査した。
電析浴にジメチルアミンボランを添加することによりボロン固溶を試みた。その結果、ボロンの含有量は約3at%であり、Ni-W-B三元合金を創製することが出来た。この昨年度の窒素よりも多くの量を固溶させることが出来た。しかしながら、無添加材のタングステン含有量19at%であったが、ボロン添加材ではタングステン含有量が17at%程度まで減少した。ボロン含有量の増加に伴い、タングステン含有量が低下したことから、タングステンとボロンは競争的に電解析出すると予想される。
熱分析による構造緩和量の測定からアモルファス相中の自由体積量を評価したところ、ボロン含有により自由体積は変化しなかったことが明らかとなった。
Ni-W二元合金とNi-W-B三元合金における室温保持による機械的性質の変化を比較したところ、電析まま材の強度や塑性伸びは同程度であったが、60.5ks保持材、121ks保持材における塑性伸びは二元合金と同様に減少したことから、ボロン添加による経時変化の抑制は十分ではなかったと結論づけられた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
ブラッシング電析法によって作製した電析ナノ結晶/アモルファス二相Ni-W合金は、電析ままでは高強度高延性を両立しているが、室温保持によって塑性伸びが減少することが分かっている。この塑性伸び減少を抑制するため、アモルファス相の熱的安定性を向上させるため、第三元素添加を試みている。
昨年度、本年度の研究から、第三元素添加は経時変化の抑制に一定の効果があった。しかしながら、原子半径がニッケルやタングステンよりも大きく小さい侵入型元素である窒素やボロンでは十分な効果が得られてはいないが、効果はあったことから、本研究の第三元素添加の方針が正しいことは明らかとなっており、今後は引き続き、さらなる元素探査が必要である。
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| 今後の研究の推進方策 |
昨年度と本年度の研究により、第三元素の添加によってNi-W系合金の熱的安定性を抑制することが出来ることが明らかとなっている。
しかしながら、ニッケルやタングステンの原子半径よりも大きく小さい侵入型原子である窒素やボロンを添加しても、抑制効果は十分でないことが明らかとなった。よって、今後はこれまで試みた侵入型元素ではなく、ニッケルやタングステンと原子半径が近く、置換型元素であるCoやMoの添加を試み、透過電子顕微鏡観察やX線回折実験による微細組織観察や、熱分析によるアモルファス相の安定性評価、また、その機械的性質の経時変化を調査する。
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