| 研究概要 |
オーステナイト系ステンレス鋼やニッケル合金のようなオーステナイト系材料は、耐熱耐食材料として優れ、発電や化学プラントなどで非常に過酷な環境で使用されるが、粒界劣化現象の克服が大きな課題として残されている。一方、低エネルギー粒界(対応粒界)は粒界劣化現象に対して強い抵抗性を有することから、粒界での原子配列をナノレベルで低エネルギー構造に変化させ、材料中の対応粒界密度を高めることによって粒界に起因する劣化現象を抑制する粒界ナノ工学が注目されている。そこで、本研究では、粒界ナノ工学的手法を種々のオーステナイト系材料に駆使し、超高対応粒界密度材料を作製する技術を確立するとともに、その粒界劣化現象に如何に高い抵抗性を示すことを目的とする。
本年度は、市販の304,304L,316,316Lオーステナイト系ステンレス鋼を初期母材として、加工熱処理条件の最適化を探索し、いずれも85%以上の極めて高い対応粒界密度を有する超高対応粒界密度(粒界工学制御)材料の作製に成功した。得られた304,304L,316,316L粒界工学制御材料を鋭敏化条件で熱処理した後、硫酸・硫酸第二鉄腐食試験を行ったところ、いずれも初期母材に比べて4倍以上も高い耐粒界腐食抵抗性を示した。また、304初期母材及び粒界工学制御材料に対してアーク溶接を行い、溶接熱影響部のEPRおよび硫酸・硫酸第二鉄腐食試験を行った結果、初期母材溶接部に比べて著しく粒界腐食が抑制されることが示された。さらに、304初期母材及び粒界工学制御材料に対して高温高圧水中で曲げ疲労による応力腐食割れ試験を行ったところ、初期母材が典型的な粒界型応力腐食割れを示したのに対して、粒界工学制御材料では極めてわずかな粒内型応力腐食割れのみにとどまった。現在304初期母材及び粒界工学制御材料の高温クリープ試験が継続中であり、次年度以降に結果が得られる予定である。
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