研究課題
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、超高対応粒界密度化技術を確立するとともに、粒界劣化現象への抵抗性を評価することを目的とする。昨年度までに、代表的な汎用オーステナイト系ステンレス鋼として鋭敏化ステンレス鋼304および316, 非鋭敏化ステンレス鋼304Lおよび316Lに加えて、高窒素オーステナイト系ステンレス鋼に対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)材料を作製する技術を確立し、いずれも非常に優れた耐粒界腐食特性を示すことを明らかにしてきた。本年度は、安定化オーステナイト系ステンレス鋼である321および347に粒界工学制御を適用した結果、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、安定化ステンレス鋼の問題点である溶接部の粒界腐食であるナイフラインアタックが粒界工学によって非常に抑制されることを示した。このことから本研究で確立された粒界工学制御法がオーステナイト系ステンレス鋼全般に対して広く適用可能であることを立証するとともに、粒界工学による粒界劣化現象抑制が対応粒界による高エネルギー粒界ネットワークパーコレーションの阻止に起因することを明らかにした。
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Proceedings of the 8th International Conference on Trends in Welding Research, ASM-TMS, Pine Mountain, Georgia, USA, 2-6 June, (2008) 8(印刷中)
Materials Science and Engineering A 474
ページ: 112-119
Journal of Nuclear Materials 377
ページ: 21-27
