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2010 年度 実績報告書

粒界工学に基づく高耐粒界劣化材料作製プロセスの確立

研究課題

研究課題/領域番号 21246104
研究機関東北大学

研究代表者

粉川 博之  東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (10133050)

研究分担者 佐藤 裕  東北大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (00292243)
キーワード粒界工学 / 対応粒界 / 高温クリープ / オーステナイト系ステンレス鋼 / 加工熱処理 / 粒界辷り / 粒界破壊 / 長寿命化
研究概要

通常の多結晶金属材料は、劣化損傷が粒界を起点として発生し粒界に沿って伝搬することも多く、粒界劣化現象が材料特性を決める場合も少なくない。オーステナイト系材料は、耐熱耐食性に優れ、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工学が注目されている。筆者らは、通常のオーステナイト系ステンレス鋼に粒界工学に基づく加工熱処理を適用し、超高対応粒界密度材料の作製に成功し、高い耐粒界腐食特性を示した。本研究では、この加工熱処理法をステンレス鋼ならびにニッケル合金を中心に広く一般的な材料に適用して、粒界工学制御材料の作製プロセスの確立を目指すとともに、得られた超高対応粒界密度材料の諸特性を評価し、高度な粒界工学制御が材料の種々の粒界劣化現象に対して高い耐性を示すことを実証することを目的とする。
オーステナイト系材料は耐熱材料として優れ、高い高温クリープ特性を有する用途にしばしば使用される。長時間の高温クリープ変形時の破断は結晶粒界に起因する場合が多く、粒界すべりや粒界析出などを抑制することができれば、高温クリープにおける飛躍的長寿命化が期待できる。低エネルギー粒界(対応粒界)は粒界すべりが生じ難く粒界析出も生じ難いことから、粒界工学制御で対応粒界密度を高めることにより、高温クリープの粒界破壊を抑制できる可能性がある。そこで本研究では、粒界工学制御SUS304鋼粒界工学制御材に対して、高温クリープ試験を行った。その結果、母材に比べて粒界工学制御材は1.5倍以上の破断時間を示したことから、粒界工学による高温クリープの大幅な長寿命化が認められた。

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2011 2010

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (10件)

  • [雑誌論文] Grain boundary engineering of titanium-stabilized 321 austenitic stainless steel2011

    • 著者名/発表者名
      Kohei Kurihara
    • 雑誌名

      Journal of Materials Science

      巻: 46 ページ: 4270-4275

    • DOI

      10.1007/s10853-010-5244-3

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Potential of grain boundary engineering to suppress welding degradations of austenitic stainless steels2011

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Kokawa
    • 雑誌名

      Science and Technology of Welding and Joining

      巻: 16 ページ: 357-362

    • DOI

      10.1179/1362171811Y.0000000021

    • 査読あり
  • [雑誌論文] オーステナイト系ステンレス鋼の粒界工学2010

    • 著者名/発表者名
      粉川博之
    • 雑誌名

      ふぇらむ

      巻: 15-12 ページ: 749-754

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Application of Laser Surface Remelting in Grain Boundary Engineering2010

    • 著者名/発表者名
      S. Yang, H. Kokawa
    • 雑誌名

      Materials Science Forum

      巻: 638-642 ページ: 2876-2881

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Microstructure and Texture Evolution in Cold Rolled Interstitial Free (IF) Steel Sheet during Annealing under AC Magnetic Field2010

    • 著者名/発表者名
      Changshu He
    • 雑誌名

      Materials Science Forum

      巻: 638-642 ページ: 2781-2786

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Improvement of transpassive intergranular corrosion resistance of 304 austenitic stainless steel by thermomechanical processing for twin-induced grain boundary engineering2010

    • 著者名/発表者名
      Wei Zhong Jin
    • 雑誌名

      ISIJ International

      巻: 50 ページ: 476-481

    • 査読あり
  • [学会発表] 321安定化オーステナイト系ステンレス鋼の粒界工学制御2010

    • 著者名/発表者名
      栗原耕平
    • 学会等名
      第11回核破砕材料の科学と技術の研究会
    • 発表場所
      茨城県東海村
    • 年月日
      2010-12-16
  • [学会発表] 粒界工学によるオーステナイト系ステンレス鋼の粒界劣化現象の抑制2010

    • 著者名/発表者名
      粉川博之
    • 学会等名
      溶接学会溶接冶金研究委員会創設50周年記念シンポジウム
    • 発表場所
      大阪府茨木市
    • 年月日
      2010-10-08
  • [学会発表] 安定化オーステナイト系ステンレス鋼の粒界工学2010

    • 著者名/発表者名
      栗原耕平
    • 学会等名
      溶接学会溶接冶金研究委員会創設50周年記念シンポジウム
    • 発表場所
      大阪府茨木市
    • 年月日
      2010-10-08
  • [学会発表] Development of high performance PNC316 austenitic steel for nuclear reactor by grain boundary engineering stainless steels to nuclear reactor component materials2010

    • 著者名/発表者名
      Megumi Sekine
    • 学会等名
      The Nuclear Materials Conference 2010
    • 発表場所
      Karlsruhe, Germany
    • 年月日
      2010-10-06
  • [学会発表] イオン・電子線照射による粒界制御ステンレス鋼の照射下特性評価2010

    • 著者名/発表者名
      坂口紀史
    • 学会等名
      日本金属学会2010年度秋期(第147)大会
    • 発表場所
      札幌市
    • 年月日
      2010-09-25
  • [学会発表] 電子線・イオン照射した粒界制御型PNC316鋼の耐スエリング・耐腐食特性2010

    • 著者名/発表者名
      関根恵
    • 学会等名
      日本金属学会2010年度秋期(第147)大会
    • 発表場所
      札幌市
    • 年月日
      2010-09-25
  • [学会発表] 粒界組織制御によるFBR炉心材料の高性能化に関する研究2010

    • 著者名/発表者名
      山下真一郎
    • 学会等名
      日本原子力学会「2010年秋の年会」
    • 発表場所
      札幌市
    • 年月日
      2010-09-16
  • [学会発表] 安定化オーステナイト系ステンレス鋼の耐粒界腐食性に及ぼす粒界工学の効果2010

    • 著者名/発表者名
      栗原耕平
    • 学会等名
      平成22年度溶接学会秋季大会
    • 発表場所
      福島県郡山市
    • 年月日
      2010-09-09
  • [学会発表] 粒界工学制御オーステナイト系ステンレス鋼の耐腐食性に及ぼす制御後のひずみ及び加熱の影響2010

    • 著者名/発表者名
      山田剛毅
    • 学会等名
      平成22年度溶接学会秋季大会
    • 発表場所
      福島県郡山市
    • 年月日
      2010-09-09
  • [学会発表] Grain Boundary Engineering of Austenitic Stainless Steels2010

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Kokawa
    • 学会等名
      XIII International Conference on Intergranular and Interphase Boundaries in Materials
    • 発表場所
      三重県志摩市
    • 年月日
      2010-06-29

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公開日: 2013-06-26  

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