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2008 年度 実績報告書

超高速一方向共晶凝固と共析分解・球状化熱処理による高靱性耐熱ニオブ基合金の実現

研究課題

研究課題/領域番号 19206071
研究機関北海道大学

研究代表者

三浦 誠司  北海道大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (50199949)

研究分担者 毛利 哲夫  北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (20182157)
滝沢 聡  北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教 (20240632)
渡辺 精一  北海道大学, エネルギー変換マテリアル研究センター, 教授 (60241353)
大笹 憲一  北海道大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (90111153)
三島 良直  東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (00143660)
キーワード一方向凝固 / 高温強度 / 靭性 / ニオブ / シリサイド
研究概要

前年度の結果に基づき、それらをさらに進展させるとともに、本年度は以下の項目を付け加え、組織制御の支配因子を明らかにすることを目的とした。
(1) 共晶凝固過程に及ぼす添加元素の影響の把握と新たな凝固シーケンスの探求
(2) 共析分解過程に及ぼす添加元素の影響の把握
(3) 機械的性質の調査と組織制御へのフィードバック
凝固速度と棒状ニオブサイズおよび共晶セルサイズの関係をさらに定量的に把握するために、1.5-1500mm/hの広い凝固速度範囲で一方向凝固を行い、凝固速度上昇によってより適切な二相の方位関係と分散状況が得られる事が判った。2元系共晶のセルラーオートマトン法による凝固組織シミュレーションおよびその3元系への拡張を行い、過冷度の影響からこれらの現象が理解できる事が明らかとなった。凝固組織中のNb/Nb_3Si界面の原子配列を高分解能TEMによって観察し、FESEM-EBSD分析によって得られた結果が確認されるとともに、レッジ構造の存在が明らかとなった。
合金設計手法を模索するため、Nb_3Si相の相安定性を大きく変化させない条件の実験的検証を試みた。Nb_3Si相に対する安定化元(タンタル)と不安定化元素(タングステン、モリブデンなど)の同時添加から、共晶-共析という基本的な組織形成過程を維持したまま、固溶体強化のための合金設計が可能である事が明らかとなった。
機械的性質の理解のため、高温圧縮試験を実施し、組織学的要因との対応を調査した。ラメラサイズが大きい程、また、球状化の程度が進む程、常温での靭性が向上するが、高温強度は若干犠牲になること、さらに高温変形が球状化に及ぼす影響が確認された。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2008

すべて 雑誌論文 (1件) 学会発表 (9件)

  • [雑誌論文] DEFORMATION BEHAVIOR OF Nb-Si BASED ALLOY HAVIN G LARGE Nb GRAINS WITH Nb_5Si_3 DISPERSOIDS2008

    • 著者名/発表者名
      Seiji Miura, Yuki Murasato, Yoshihito Sekito, Yukiyoshi Tsutsumi, Kenji Ohkubo, Yoshisato Kimura, Oshinao Mishima and Tetsuo Mohri
    • 雑誌名

      Proceedings of Plasticity 2008, The 14^<th> Intern ational Symposium on Plasticity and Its Current Applications (CD)

      ページ: 457-459

  • [学会発表] Effect of Microstructure of Nb-Si Alloy on compressive deformation b ehavior at various temperatures2008

    • 著者名/発表者名
      Seiji Miura, Yuki Murasato, Yu kiyoshi Tsutsumi, Kenji Ohkubo, Tetsuo Mohri, Yoshisato Kimura, Yoshinao Mishima
    • 学会等名
      Materials Research Society, 2008 Fallmeeting
    • 発表場所
      ハイネスコンベンションセンターボストン、アメリカ
    • 年月日
      2008-12-01
  • [学会発表] Effect of growth rate on microstructure and microstructure evolution of directionally solidified Nb-Sialloys2008

    • 著者名/発表者名
      Yoshihito Sekito, Seiji Miura, Kenji Ohkubo, Tetsuo Mohri, Norihito Sakaguchi, Seiichi Watanabe, Yoshisato Kimura, and Yoshinao Mishima
    • 学会等名
      Materials Research Society, 2008 Fallmeeting
    • 発表場所
      ハイネスコンベンションセンターボストン、アメリカ
    • 年月日
      2008-12-01
  • [学会発表] Modeling of Microstructure Evolution in Nb-Si Eutectic Alloy Using Cellular Automaton Method2008

    • 著者名/発表者名
      Kenichi Ohsasa and Seiji Miura
    • 学会等名
      Materials Research Society, 2008 Fallmeeting
    • 発表場所
      ハイネスコンベンションセンターボストン、アメリカ
    • 年月日
      2008-12-01
  • [学会発表] 共晶-共析複合反応を利用したNb_5Si_3分散Nb基合金の組織設計と変形挙動2008

    • 著者名/発表者名
      三浦誠司
    • 学会等名
      日本金属学会秋季大会
    • 発表場所
      熊本大学(熊本)
    • 年月日
      2008-09-20
  • [学会発表] 一方向凝固したNb-Si-Zr合金組織への育成速度の影響2008

    • 著者名/発表者名
      関戸義仁、三浦誠司、大久保賢二、毛利哲雄
    • 学会等名
      日本金属学会秋季大会
    • 発表場所
      熊本大学(熊本)
    • 年月日
      2008-09-20
  • [学会発表] 一方向凝固したNb-Si-Zr合金の組織と高温変形特性に与える凝固速度の影響2008

    • 著者名/発表者名
      関戸義仁、堤之義、村里有紀、三浦誠司、大久保賢二、毛利哲雄
    • 学会等名
      高温変形夏の学校
    • 発表場所
      日本大学軽井沢研修所軽井沢
    • 年月日
      2008-08-10
  • [学会発表] Nb-Si-Zr合金の組織制御と高温変形特性への影響2008

    • 著者名/発表者名
      堤之義、関戸義仁、村里有紀、三浦誠司、大久保賢二、毛利哲雄
    • 学会等名
      高温変形夏の学校
    • 発表場所
      日本大学軽井沢研修所軽井沢
    • 年月日
      2008-08-10
  • [学会発表] 組織を変えたNb/Nb_5Si_3二相合金の常温機械的特性の比較2008

    • 著者名/発表者名
      堤之義、大久保賢二、三浦誠司、毛利哲雄、村里有紀
    • 学会等名
      日本金属学会・日本鉄鋼協会両北海道支部合同夏季講演大会
    • 発表場所
      北海道大学(札幌)
    • 年月日
      2008-07-17
  • [学会発表] Effect of microstructure on the high temperature deformation be havior of Nb-Si alloys2008

    • 著者名/発表者名
      Seiji Miura
    • 学会等名
      CREEP2008
    • 発表場所
      ハーツリンデンミューレホテル, バッドバーネック市、ドイツ
    • 年月日
      2008-05-01

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公開日: 2010-06-11   更新日: 2016-04-21  

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