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靭性耐熱ニオブ基合金の実現

2009 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19206071
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 構造・機能材料
• 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 秋田大学, 大学院・工学資源学研究科, 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) ; 木村 好里 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 准教授 (90262295)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2009
• キーワード: ニオブ / シリサイド / 耐熱合金 / 一方向凝固 / 球状化 / 靭性 / 高温強度

研究概要

凝固速度1500mm/hで高速一方向凝固したNb-18.1Si-1.5Zr合金を熱処理したところ、所期の金属組織が得られた。Nb相の3Dイメージングより、高温材料として有利な巨大サイズNb結晶粒実現が示唆された。この試料は室温で2%の圧縮塑性変形能を示し、50kgでダイヤモンド圧子を押し込んでも、脆い強化相Nb_5Si_3の破壊は周囲の延性Nb母相が抑制する。高温変形特性を決めるNb相の高温強度を向上させるMo、W添加は、Ta添加と組み合わせると組織制御と高強度化を同時に達成できる。

研究成果

• [雑誌論文] Alloy design of Nb-Si based high temperature alloys by phase stability control (2010)
  • 著者名/発表者名: Seiji Miura, Tatsuichi Tanahashi, Yoshinao Mishima, Tetsuo Mohri
  • 雑誌名: The 7th Pacific Rim International Conference on Advanced Materials and Processing (In press) ページ: 4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of microstructure on the high temperature deformation behavior of Nb-Si alloys (2009)
  • 著者名/発表者名: Seiji Miura, Yuki Murasato, Yoshihito Sekito, Yukiyoshi Tsutsumi, Kenji Ohkubo, Yoshisato Kimura, Yoshinao Mishima, Tetsuo Mohri
  • 雑誌名: Materials Science and Engineering 510-511 ページ: 317-321
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modeling of Microstructure Evolution in Nb-Si Eutectic Alloy Using Cellular Automaton Method (2009)
  • 著者名/発表者名: Kenichi Ohsasa, Seiji Miura
  • 雑誌名: MRS Symp. Proc. Vol.1128 ページ: 407-412
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of growth rate on microstructure and microstructure evolution of directionally solidified Nb-Si alloys (2009)
  • 著者名/発表者名: Yoshihito Sekito, Seiji Miura, Kenji Ohkubo, Tetsuo Mohri, Norihito Sakaguchi, Seiichi Watanabe, Yoshisato Kimura, Yoshinao Mishima
  • 雑誌名: MRS Symp. Proc. Vol.1128 ページ: 281-286
  • 査読あり
• [雑誌論文] DEFORMATION BEHAVIOR OF Nb-Si BASED ALLOY HAVING LARGE Nb GRAINS WITH Nb5Si3 DISPERSOIDS (2008)
  • 著者名/発表者名: Seiji Miura, Yuki Murasato, Yoshihito Sekito, Yukiyoshi Tsutsumi, Kenji Ohkubo, Yoshisato Kimura, Yoshinao Mishima, Tetsuo Mohri
  • 雑誌名: The 14th International Symposium on Plasticity and Its Current Applications, Sheraton Keauhou Bay Resort, Kailua-Kona, Hawaii ページ: 457-459
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microstructure control of Nb-Si alloy doped with Zr and Mg through eutectic and eutectoid reactions and its deformation behavior (2007)
  • 著者名/発表者名: Seiji Miura, Yuki Murasato, Kenji Ohkubo, Yoshisato Kimura, Nobuaki Sekido, Yoshinao Mishima, Tetsuo Mohri
  • 雑誌名: MRS Symp. Proc. Vol.980 ページ: II05-33
  • 査読あり
• [学会発表] Alloy design of Nb-Si based high temperature alloys by phase stability control (2010)
  • 著者名/発表者名: Seiji Miura, Tatsuichi Tanahashi, Yoshinao Mishima, Tetsuo Mohri
  • 学会等名: The 7th Pacific Rim International Conference on Advanced Materials and Processing
  • 発表場所: 発表決定済
  • 年月日: 20100800
• [学会発表] Modeling for Eutectic Growth in Nb-Si Alloy Using Cellular Automaton Method (2010)
  • 著者名/発表者名: Kenichi Ohsasa, Seiji Miura
  • 学会等名: The 2nd International Symposium on Cutting Edge of Computer Simulation of Solidification and Casting
  • 発表場所: Abstruct Book, K. Nakajima, H. Miyahara, M. Ohno eds.
  • 年月日: 2010-02-04
• [学会発表] 組織制御したNb-Si-Zr合金の変形及び破壊挙動 (2009)
  • 著者名/発表者名: 堤之義、三浦誠司、大久保賢二、毛利哲夫
  • 学会等名: 日本金属学会秋期大会
  • 発表場所: (京都大学)
  • 年月日: 2009-09-15
• [学会発表] Directional solidified Nbss/Nb5Si3 eutectic alloy with full-lamellar microstructure (2009)
  • 著者名/発表者名: Yulong Li, Seiji Miura, Tetsuo Mohri, Kenichi Ohsasa, Chaoli Ma, Hu Zhang
  • 学会等名: 日本金属学会秋期大会
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2009-09-15
• [学会発表] 組織制御したNb-Si-Zr合金の高温変形及び室温における破壊靭性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 堤之義、三浦誠司、毛利哲夫
  • 学会等名: 日本金属学会分科会先進材料の高温強度と組織研究会
  • 発表場所: (有馬温泉)
  • 年月日: 2009-08-09
• [学会発表] Nbss/Nb5Si3二相組織の形成過程と機械的特性に対するW、Mo、Taの影響 (2009)
  • 著者名/発表者名: 棚橋達一、三浦誠司、毛利哲夫
  • 学会等名: 日本金属学会分科会先進材料の高温強度と組織研究会
  • 発表場所: 有馬温泉
  • 年月日: 2009-08-09
• [学会発表] Processing and properties of as-grown Nbss/Nb5Si3 eutectic alloy with fulllamellar microstructure (2009)
  • 著者名/発表者名: YuLong Li, Seiji Miura, Tetsuo Mohri, Kenichi Ohsasa, Chaoli Ma, Hu Zhang
  • 学会等名: 日本金属学会分科会先進材料の高温強度と組織研究会
  • 発表場所: 有馬温泉
  • 年月日: 2009-08-09
• [学会発表] 金属間化合物Nb3Siの相安定性へのW、Mo、Taの影響 (2009)
  • 著者名/発表者名: 棚橋達一、三浦誠司、毛利哲夫
  • 学会等名: 日本金属学会・日本鉄鋼協会両北海道支部合同サマーセッション
  • 発表場所: 室蘭工業大学、室蘭
  • 年月日: 2009-07-24
• [学会発表] Nbss/Nb5Si3二相合金の室温における破壊と亀裂進展 (2009)
  • 著者名/発表者名: 堤之義、三浦誠司、大久保賢二、毛利哲夫
  • 学会等名: 本金属学会・日本鉄鋼協会両北海道支部合同サマーセッション
  • 発表場所: 室蘭工業大学、室蘭
  • 年月日: 2009-07-24
• [学会発表] マテリアルサイエンスにおける状態図の役割とニオブ基超耐熱合金設計 (2009)
  • 著者名/発表者名: 三浦誠司
  • 学会等名: メタマテリアルサイエンス研究会
  • 発表場所: 秋田大学
  • 年月日: 2009-07-18
• [学会発表] Effect of Microstructure of Nb-Si Alloy on compressive deformation behavior at various temperatures (2008)
  • 著者名/発表者名: Seiji Miura, Yuki Murasato, Yukiyoshi Tsutsumi, Kenji Ohkubo, Tetsuo Mohri, Yoshisato Kimura, Yoshinao Mishima
  • 学会等名: Materials Research Society Fall meeting
  • 発表場所: Boston
  • 年月日: 2008-12-03
• [学会発表] Modeling of Microstructure Evolution in Nb-Si Eutectic Alloy Using Cellular Automaton Method (2008)
  • 著者名/発表者名: Kenichi Ohsasa, Seiji Miura
  • 学会等名: Materials Research Society Fall meeting
  • 発表場所: Boston
  • 年月日: 2008-12-03
• [学会発表] Effect of growth rate on microstructure and microstructure evolution of directionally solidified Nb-Si alloys (2008)
  • 著者名/発表者名: Yoshihito Sekito, Seiji Miura, Kenji Ohkubo, Tetsuo Mohri, Norihito Sakaguchi, Seiichi Watanabe, Yoshisato Kimura, Yoshinao Mishima
  • 学会等名: Materials Research Society Fall meeting
  • 発表場所: Boston
  • 年月日: 2008-12-02
• [学会発表] 共晶-共析複合反応を利用したNb5Si3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: 日本金属学会秋期大会
  • 発表場所: 熊本大学、基調講演
  • 年月日: 2008-09-24
• [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、毛利哲夫
  • 学会等名: 日本金属学会秋期大会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2008-09-24
• [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、毛利哲夫
  • 学会等名: 日本金属学会分科会先進材料の高温強度と組織研究会
  • 発表場所: 軽井沢
  • 年月日: 2008-08-09
• [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、毛利哲夫
  • 学会等名: 日本金属学会分科会先進材料の高温強度と組織研究会
  • 発表場所: 軽井沢
  • 年月日: 2008-08-09
• [学会発表] 組織を変えたNb/Nb5Si3二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、毛利哲夫、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: 2008-07-25
• [学会発表] Effect of microstructure on the high temperature deformation behavior of Nb-Si alloys (2008)
  • 著者名/発表者名: Seiji Miura, Yuki Murasato, Yoshihito Sekito, Yukiyoshi Tsutsumi, Kenji Ohkubo, Yoshisato Kimura, Yoshinao Mishima, Tetsuo Mohri
  • 学会等名: 11th International Conference on Creep and Fracture of Engineering Materials and Structures, Creep 2008
  • 発表場所: Bayreuth, Germany(Invited)
  • 年月日: 2008-05-06
• [学会発表] 凝固速度による異相間方位関係の変化から見た界面エネルギーコントロールの可能性 (2008)
  • 著者名/発表者名: 三浦誠司
  • 学会等名: 日本金属学会春期大会
  • 発表場所: 武蔵工業大学
  • 年月日: 2008-03-27
• [学会発表] DEFORMATION BEHAVIOR OF Nb-Si BASED ALLOY HAVING LARGE Nb GRAINS WITH Nb5Si3 DISPERSOIDS (2008)
  • 著者名/発表者名: Seiji Miura, Yuki Murasato, Yoshihito Sekito, Yukiyoshi Tsutsumi, Kenji Ohkubo, Yoshisato Kimura, Yoshinao Mishima, Tetsuo Mohri
  • 学会等名: The 14th International Symposium on Plasticity and Its Current Applications, Plasticity 2008
  • 発表場所: Sheraton Keauhou Bay Resort, Kona, Hawaii
  • 年月日: 2008-01-04
• [学会発表] Microstructure control of Nb-Si-Zr alloy by combining eutectic and eutectoid reactions and its mechanical properties (2007)
  • 著者名/発表者名: 三浦誠司
  • 学会等名: 軽金属学会東北支部主催
  • 発表場所: 東北大学(Invited)
  • 年月日: 2007-11-16
• [学会発表] Nb-Si-Zr合金の亀裂形成傾向と組織の関係 (2007)
  • 著者名/発表者名: 村里有紀、三浦誠司、毛利哲夫、大久保賢二、木村好里、三島良直
  • 学会等名: 日本金属学会2007年秋期大会
  • 発表場所: 岐阜大学
  • 年月日: 2007-09-21
• [学会発表] 組織制御したNb-Si合金の変形挙動と温度依存性 (2007)
  • 著者名/発表者名: 村里有紀、三浦誠司、大久保賢二、毛利哲夫、木村好里、三島良直
  • 学会等名: 本金属学会分科会先進材料の高温強度と組織研究会
  • 発表場所: 高知工科大学
  • 年月日: 2007-08-30
• [学会発表] (Nb, Mo)bcc固溶体とB2-NiAlの高温相平衡と力学挙動 (2007)
  • 著者名/発表者名: 関戸義仁、堤義之、三浦誠司、大久保賢二、毛利哲夫
  • 学会等名: 日本金属学会分科会先進材料の高温強度と組織研究会
  • 発表場所: 高知工科大学(Invited)
  • 年月日: 2007-08-30
• [学会発表] 液体-固体変態のコンピュータシミュレーション
  • 著者名/発表者名: 大笹憲一
  • 学会等名: メタマテリアルサイエンス研究会
  • 発表場所: 秋田大学(20090718)
• [図書] ジウム概要集 (2010)
  • 著者名/発表者名: 三浦誠司、渡辺精一、大笹憲一編著
  • 出版者: メタマテリアルサイエンス研究会シンポ