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

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21246104
• 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: 材料加工・処理
• 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)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: 結晶粒界 / 粒界工学 / ステンレス鋼 / 粒界劣化 / 溶接 / 対応粒界 / 加工熱処理

研究概要

ステンレス鋼やニッケル合金は耐熱耐食材料として優れ、非常に過酷な環境で使用されるが、結晶粒界が劣化して腐食や破壊が発生することが未解決の大きな問題である。本研究では材料中の結晶粒界での原子配列を制御して、粒界劣化を起こしにくい対応粒界を高頻度に導入する粒界工学制御技術の開発に成功した。その技術を広範囲のステンレス鋼やニッケル合金に適用し、通常の材料に比べて著しく高い特性を持ち、高い安全性と長寿命を付与するプロセスを確立した。

研究成果

• [雑誌論文] Corrosion-erosion test of SS316L grain boundary engineering material (GBEM)in lead bismuth flowing loop (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Saito, K. Kikuchi, D. Hamaguchi, M. Tezuka, M. Miyagi, H. Kokawa, S. Watanabe
  • 雑誌名: ournal of Nuclear Materials 巻: (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] JSPS Grant Team, Development of Advanced Materials for Spallation Neutron Sources and Radiation Damage Simulation Based on Multi-Scale Models (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Kawai, H. Kurishita, H. Kokawa, S. Watanabe, N. Sakaguchi, K. Kikuchi, S. Saito, T. Yoshiie, H. Iwase, T. Ito, S. Hashimoto, Y. Kaneko, M. Futakawa, S. Ishino
  • 雑誌名: ournal of Nuclear Materials 巻: (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Grain boundary engineering of austenitic steel PNC316 for use in nuclear reactors (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Sekine, N. Sakaguchi, M. Endo, H. Kinoshita, S. Watanabe, H. Kokawa, S. Yamashita, Y. Yano, M. Kawai
  • 雑誌名: Journal of Nuclear Materials 巻: 414-2 ページ: 232-236
  • 査読あり
• [雑誌論文] Potential of grain boundary engineering to suppress welding degradations of austenitic stainless steels (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Kokawa
  • 雑誌名: Science and Technology of Welding and Joining 巻: 16-4 ページ: 357-362
  • 査読あり
• [雑誌論文] Grain boundary engineering of titanium-stabilized 321 austenitic stainless steel (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Kurihara, H. Kokawa, S. Sato, Y. S. Sato, H. T. Fujii, M. Kawai
  • 雑誌名: Journal of Materials Science 巻: 46-12 ページ: 4270-4275
  • 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] Improvement of transpassive intergranular corrosion resistance of 304 austenitic stainless steel by thermomechanical processing for twin-induced grain boundary engineering (2010)
  • 著者名/発表者名: W. Z. Jin, H. Kokawa, Z. J. Wang, Y. S. Sato, N. Hara
  • 雑誌名: ISIJ International 巻: 50-3 ページ: 476-481
  • 査読あり
• [雑誌論文] Application of Laser Surface Remelting in Grain Boundary Engineering (2010)
  • 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] Grain Boundary Engineering of Austenitic Stainless Steels (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Kokawa, M. Michiuchi, M. Shimada, Y. S. Sato, Z. J. Wang
  • 雑誌名: JSPS 巻: Vol.2 ページ: 517-526
  • 査読あり
• [雑誌論文] Grain Boundary Engineering of Austenitic Stainless Steels (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Kokawa, M. Michiuchi, M. Shimada, Z. J. Wang, Y. S. Sato
  • 雑誌名: ASM International ページ: 11-16
  • 査読あり
• [学会発表] Effect of strain plus welding on corrosion resistance of grain boundary engineered 304 austenitic stainless steel International Symposium on Materials Science and Innovation for Sustainable Society (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Ikeshoji, G. Yamada, K. Kurihara, H. Kokawa, Y. S. Sato, H. T. Fujii
  • 学会等名: Eco-materials and Eco-innovation for Global Sustainability (ECO-MATES 2011)
  • 発表場所: Osaka, Japan
  • 年月日: 2011-11-30
• [学会発表] 粒界工学制御304オーステナイト系ステンレス鋼の耐腐食性に及ぼすひずみ付加後溶接の影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 池庄司まり子、山田剛毅、栗原耕平、粉川博之、佐藤裕、藤井啓道
  • 学会等名: 平成23年度溶接学会秋季大会
  • 発表場所: 伊勢市、皇學館大学
  • 年月日: 2011-09-07
• [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溶接熱影響部の粒界腐食抑制 (2011)
  • 著者名/発表者名: 粉川博之
  • 学会等名: 第1回溶接冶金-腐食防食共催研究委員会
  • 発表場所: 大阪、大阪市大梅田サテライト
  • 年月日: 2011-08-26
• [学会発表] Suppression of welding degradations of austenitic stainless steels by grain boundary engineering (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Kokawa
  • 学会等名: The 10th Inter-University Research Seminar (IURS)on Science and Technology of Welding and Joining, Frontiers of Welding and Joining-Processes, Materials, and Automation for the Future
  • 発表場所: University of Toronto, Ontario, Canada
  • 年月日: 2011-08-08
• [学会発表] 21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、佐藤信也、粉川博之、佐藤裕
  • 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: 東海、いばらき量子ビーム研究センター
  • 年月日: 2010-12-16
• [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、佐藤信也、粉川博之、佐藤裕
  • 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「溶接冶金研究の進歩とイノベーション」
  • 発表場所: 茨木、大阪大学
  • 年月日: 2010-10-08
• [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、嶋田雅之、道内真人、宮城雅徳、小山田哲哉、佐藤裕、王占杰
  • 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「溶接冶金研究の進歩とイノベーション」
  • 発表場所: 茨木、大阪大学
  • 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 materials (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Sekine, Y. Ohguchi, N. Sakaguchi, S. Watanabe, H. Kinoshita, M. Endo, H. Kokawa, M. Kawai, S. Yamashita, H. Yano
  • 学会等名: The Nuclear Materials Conference 2010
  • 発表場所: ZKM, Karlsruhe, Germany
  • 年月日: 2010-10-06
• [学会発表] 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、遠藤正樹、坂口紀史、木下博嗣、渡辺精一、粉川博之、山下真一郎、矢野康英、川合將義
  • 学会等名: 日本金属学会2010年度秋期(第147回)大会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2010-09-25
• [学会発表] 量子ビームによる材料科学の新展開-物質ダイナミックス解析と非平衡材料創製「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、遠藤正樹、大口祐平、関根恵、木下博嗣、渡辺精一、粉川博之、山下真一郎、矢野康英、川合將義
  • 学会等名: 日本金属学会2010年度秋期(第147回)大会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 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、矢野康英、坂口紀史、渡辺精一、粉川博之、川合將義
  • 学会等名: 日本原子力学会「2010年秋の年会」
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2010-09-16
• [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、安田悠、粉川博之、佐藤裕、藤井啓道
  • 学会等名: 平成22年度溶接学会秋季大会
  • 発表場所: 郡山市、日本大学工学部
  • 年月日: 2010-09-09
• [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、粉川博之、佐藤裕、藤井啓道
  • 学会等名: 平成22年度溶接学会秋季大会
  • 発表場所: 郡山市、日本大学工学部
  • 年月日: 2010-09-09
• [学会発表] Grain Boundary Engineering of Austenitic Stainless Steels (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Kokawa, M. Michiuchi, M. Shimada, Y. S. Sato, Z. J. Wang
  • 学会等名: XIII International Conference on Intergranular and Interphase Boundaries in Materials (iib2010)
  • 発表場所: Ise-Shima, Mie, Japan
  • 年月日: 2010-06-29
• [学会発表] 加工熱処理によるオーステナイト系ステンレス鋼の粒界性格分布制御 (2010)
  • 著者名/発表者名: 粉川博之、宮城雅徳、佐藤信也、佐藤裕、王占杰
  • 学会等名: 日本金属学会2010年度春期(第146回)大会
  • 発表場所: つくば, 筑波大学
  • 年月日: 2010-03-30
• [学会発表] 高エネルギー量子場の材料損傷機構研究と高性能材料の開発:(4)粒界制御材料のイオン・HVEM照射とその特性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 坂口紀史、遠藤正樹、木下博嗣、渡辺精一、粉川博之、山下真一郎、矢野康英、川合將義
  • 学会等名: 日本原子力学会「2010年春の年会」
  • 発表場所: 水戸, 茨城大学
  • 年月日: 2010-03-27
• [学会発表] 高エネルギー量子場の材料損傷機構研究と高性能材料の開発:(3)304Lおよび316L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、宮城雅徳、道内真人、佐藤信也、王占杰、佐藤裕、原信義、川合將義
  • 学会等名: 日本原子力学会「2010年春の年会」
  • 発表場所: 水戸, 茨城大学
  • 年月日: 2010-03-27
• [学会発表] 高エネルギー量子場の材料損傷機構研究と高性能材料の開発:(1)概要 (2010)
  • 著者名/発表者名: 川合將義、栗下裕明、粉川博之、渡辺精一, 柴山環樹, 坂口紀史、寺澤倫孝、義家敏正、直江崇、菊地賢司、川崎亮、原信義、長谷川晃、山村力, 二川正敏、齋藤滋、石野栞、橋本敏、兼子佳久、徐超男
  • 学会等名: 日本原子力学会「2010年春の年会」
  • 発表場所: 水戸, 茨城大学
  • 年月日: 2010-03-27
• [学会発表] Progress of Materials Developments by JSPS Project (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Kawai, H. Kokawa, H. Kurishita, M. Futakawa, K. Kikuchi, S. Watanabe
  • 学会等名: The 9th meeting on Collaboration of Advanced Neutron Sources
  • 発表場所: Grindelwald, Switzerland
  • 年月日: 2010-03-10
• [学会発表] Grain Boundary Engineering of Austenitic Stainless Steels (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Kokawa, M. Michiuchi, M. Shimada, Y. S. Sato, Z. J. Wang
  • 学会等名: The 18th Conference on Processing and Fabrication of Advanced Materials (PFAM XVIII)
  • 発表場所: Tohoku University, Sendai, Japan
  • 年月日: 2009-12-12
• [学会発表] 核破砕中性子源用材料開発の最前線 (2009)
  • 著者名/発表者名: 川合將義、栗下裕明、粉川博之、川崎亮、山村力、二川正敏、渡辺精一
  • 学会等名: 第9回日本中性子科学会年会
  • 発表場所: 茨城県那珂郡東海村いばらき量子ビーム研究センター
  • 年月日: 2009-12-11
• [学会発表] hermal Stability of Microstructure in Grain Boundary Character Distribution-Optimized and Cold-Worked Austenitic Stainless Steel Developed for Nuclear Reactor Application (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Yamashita, Y. Yano, R. Tanikawa, N. Sakaguchi, S. Watanabe, M. Miyagi, S. Sato, H. Kokawa
  • 学会等名: 2009 MRS Fall Meeting, MRS Symposium V on Materials Research Needs to Advance Nuclear Energy
  • 発表場所: Boston, MA, USA
  • 年月日: 2009-12-01
• [学会発表] win-induced grain boundary engineering of austenitic stainless steels (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Kokawa, M. Michiuchi, M. Shimada, Y. S. Sato, Z. J. Wang
  • 学会等名: MS & T' 09 Conference and Exhibition, Symposium on Structural Transitions and local Deformation Processes at and Near Grain Boundaries
  • 発表場所: Pittsburgh, PA, USA
  • 年月日: 2009-10-26
• [学会発表] プロトン照射をした316Lステンレス鋼の粒界近傍における不均一変形挙動 (2009)
  • 著者名/発表者名: 丹野敬嗣、阿部数馬、長谷川晃、野上修平、佐藤学、佐藤裕、粉川博之
  • 学会等名: 日本金属学会2009年度秋期(第145回)大会
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2009-09-16
• [学会発表] オーステナイト系ステンレス鋼の照射後腐食特性に及ぼす粒界性質依存性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 遠藤正樹、坂口紀史、木下博嗣、渡辺精一、粉川博之、山下真一郎、矢野康英、川合蒋義
  • 学会等名: 日本金属学会2009年度秋期(第145回)大会
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2009-09-16
• [学会発表] 347オーステナイト系ステンレス鋼の粒界工学制御 (2009)
  • 著者名/発表者名: 栗原耕平、佐藤信也、粉川博之、佐藤裕
  • 学会等名: 平成21年度溶接学会秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学
  • 年月日: 2009-09-10
• [学会発表] 304オーステナイトステンレス鋼のクリープ特性に及ぼす粒界工学制御の効果 (2009)
  • 著者名/発表者名: 小山田哲哉、嶋田雅之、ジン偉忠、粉川博之、佐藤裕、王占杰、森本裕
  • 学会等名: 平成21年度溶接学会秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学
  • 年月日: 2009-09-10
• [学会発表] Analysis of Localized Deformation near Grain Boundary of Austenitic Stainless Steels Irradiated by Proton (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Tanno, A. Hasegawa, S. Sasaki, S. Nogami, M. Satou, Y. S. Sato, H. Kokawa
  • 学会等名: The 14th International Conference on Fusion Reactor Materials (ICFRM-14 :国際核融合炉材料会議)
  • 発表場所: Sapporo Convention Center, Sapporo, Japan
  • 年月日: 2009-09-09
• [学会発表] Microstructure and texture evolution in interstitial free steel sheet during annealing under AC magnetic field (2009)
  • 著者名/発表者名: C. S. He, S. Tsurekawa, H. Kokawa, X. Zhao and L. Zuo
  • 学会等名: THERMEC' 2009, International Conference on Processing and Manufacturing of Advanced Materials
  • 発表場所: Berlin, Germany
  • 年月日: 2009-08-28
• [備考]
  • URL: http://www.material.tohoku.ac.jp/~setsugo/english/kokawa_publicationE.htm