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2012 年度 実績報告書

粒界工学による超環境耐久性フェライト系耐熱鋼の開発-粒界工学の新たな挑戦

研究課題

研究課題/領域番号 24246125
研究種目

基盤研究(A)

研究機関熊本大学

研究代表者

連川 貞弘  熊本大学, 自然科学研究科, 教授 (40227484)

研究分担者 渡辺 精一  北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60241353)
森園 靖浩  熊本大学, 自然科学研究科, 准教授 (70274694)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2016-03-31
キーワード組織制御 / 地球温暖化ガス排出削減 / 粒界工学 / フェライト系耐熱鋼 / マルテンサイト
研究概要

本研究開発課題は,「粒界工学」に基づいた精密な粒界微細組織制御により,超環境耐久性を有する超々臨界圧発電用フェライト系耐熱鋼の開発を行ない,温室効果ガスの排出削減による低炭素社会の構築に寄与する技術を確立することを目的として実施している。H24年度は,主にフェライト/マルテンサイト系耐熱鋼T91およびSUH3鋼を用いて下記の研究を実施した。得られた主な成果は以下の通りである。
1.マルテンサイト粒界微細組織制御のための最適加工熱処理条件の検討
熱間圧延と焼鈍を組合わせた粒界工学手法により高温オーステナイト相に高頻度の焼鈍双晶を導入することで,相変態後のマルテンサイト微細組織における対応粒界頻度,特に旧オーステナイト粒界の対応粒界頻度を著しく高めることができることを明らかにした。また上記組織制御により,マルテンサイトサブブロック組織が微細化することを見出した。さらに,これらの結果に基づいて粒界制御の最適条件(オーステナイト化処理温度,圧延率,焼鈍温度,時間)を検討した。なお,本粒界制御方法はフェライト/マルテンサイト系鋼の鋼種によらず有効であることを確認している。
2.粒界制御された材料の焼戻し処理条件の検討
上記の粒界制御によって対応粒界頻度を高め,サブブロック組織を微細化することにより,焼戻し処理により析出するM23C6炭化物がサブブロック上に微細に分散すること,旧オーステナイト粒界や粒内での析出物の粗大化が抑制されることを明らかにした。また,最適な焼戻し温度を検討した結果,800°Cにおいて,最も析出密度が高く,均一で微細な粒子分散組織が得られることを見出した。この結果は,粒子分散強化を主たる強化機構とするフェライト/マルテンサイト系耐熱鋼の耐高温クリープ特性の向上に有効であると期待される。次年度には高温クリープ試験により,粒界制御の有効性を確認する予定である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

H24年度の研究により,最適な粒界制御条件および焼戻し処理条件を明らかにすることができた。次年度以降,粒界制御された材料を用いて特性評価を行い,粒界制御の効果を検証して行く予定である。
このように,本研究課題は研究調書に記載した計画にそって順調に進展している。

今後の研究の推進方策

平成25年度から26年度にかけて,最適粒界制御された材料の特性評価を行い,その結果をフィードバックして,必要であれば最適粒界微細組織および粒界制御方法の再検討を行う。

  • 研究成果

    (31件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (13件) (うち査読あり 13件) 学会発表 (15件) (うち招待講演 3件) 図書 (1件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Development of Nanostructured Tungsten Based Materials Resistant to Recrystallization and/or Radiation Induced Embrittlement2013

    • 著者名/発表者名
      H. Kurishita, H. Arakawa, S. Matsuo, T. Sakamoto, S. Kobayashi, K. Nakai, G. Pintsuk, J. Linke, S. Tsurekawa, V. Yardley, K. Tokunaga, T. Takida, M. Katoh, A. Ikegaya, Y. Ueda, M. Kawai, N. Yoshida
    • 雑誌名

      Materials Transactions

      巻: 54 ページ: 456-465

    • DOI

      10.2320/matertrans.MG201209

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of post-GBE strain-sensitisation on corrosion resistance of grain boundary engineered 304 austenitic stainless steel2013

    • 著者名/発表者名
      G. Yamada, H. Kokawa, Y. Yasuda, S. Tokita, T. Yokoyama, Y. S. Sato, H. T. Fujii, S. Tsurekawa
    • 雑誌名

      Philosophical Magazine

      巻: 93 ページ: 1443-1453

    • DOI

      10.1080/14786435.2012.762467

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Growth of bridging carbon nanofibers in cracks formed by heat-treating iron oxide thin sheets in acetylene gas2013

    • 著者名/発表者名
      T. Hikata
    • 雑誌名

      AIP Advances

      巻: 3 ページ: 042127(12pages)

    • DOI

      10.1063/1.4802966

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Potential barrier at grain boundaries in polycrystalline silicon: influence of grain-boundary character and copper/iron contamination2013

    • 著者名/発表者名
      S. Tsurekawa
    • 雑誌名

      Philosophical Magazine

      巻: 93 ページ: 1413-1424

    • DOI

      10.1080/14786435.2012.753482

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Direct measurement of local magnetic moments at grain boundaries in iron2013

    • 著者名/発表者名
      S. Ii
    • 雑誌名

      Scripta Materialia

      巻: 68 ページ: 253-256

    • DOI

      10.1016/j.scriptamat.2012.10.028

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Surface Cracking on Σ3, Σ 9 CSL and Random Grain Boundaries in Helium Implanted 316L Austenitic Stainless Steel2013

    • 著者名/発表者名
      N. Sakaguchi
    • 雑誌名

      Journal of Nuclear Materials

      巻: 432 ページ: 23-27

    • DOI

      10.1016/j.jnucmat.2012.08.019

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Radiation-induced segregation and corrosion behavior on Σ3 coincidence site lattice and random grain boundaries in proton-irradiated type-316L austenitic stainless steel2013

    • 著者名/発表者名
      N. Sakaguchi
    • 雑誌名

      Journal of Nuclear Materials

      巻: 434 ページ: 65-71

    • DOI

      10.1016/j.jnucmat.2012.11.036

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Corrosion-erosion test of SS316L grain boundary engineering material (GBEM) in lead bismuth flowing loop2012

    • 著者名/発表者名
      S. Saito
    • 雑誌名

      Journal of Nuclear Materials

      巻: 431 ページ: 91-96

    • DOI

      10.1016/j.jnucmat.2011.11.040

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Controlling grain boundary character distribution of high-temperature B2 phase in Ti-Ni-Fe alloy2012

    • 著者名/発表者名
      S. Ii
    • 雑誌名

      Intermetallics

      巻: 31 ページ: 65-71

    • DOI

      10.1016/j.intermet.2012.06.009

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Grain boundary engineering based on fractal analysis for control of segregation-induced intergranular brittle fracture in polycrystalline nickel2012

    • 著者名/発表者名
      S. Kobayashi
    • 雑誌名

      Acta Materialia

      巻: 60 ページ: 6200-6212

    • DOI

      10.1016/j.actamat.2012.07.065

    • 査読あり
  • [雑誌論文] ステンレス鋼に対する簡易浸炭処理法2012

    • 著者名/発表者名
      森園靖浩
    • 雑誌名

      鉄と鋼

      巻: 98 ページ: 476-481

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Anodizing of aluminum in sulfuric acid and oxalic acid solutions with percarboxylic acid-based additive2012

    • 著者名/発表者名
      M. Yoshimoto
    • 雑誌名

      Journal of the Ceramic Society of Japan

      巻: 120 ページ: 276-279

    • DOI

      10.2109/jcersj2.120.276

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Grain boundary plane reorientation: model experiments on bi- and tricrystals2012

    • 著者名/発表者名
      P. Lejcek
    • 雑誌名

      Journal of Materials Science

      巻: 47 ページ: 5106-5113

    • DOI

      10.1007/s10853-012-6384-4

    • 査読あり
  • [学会発表] 粒界制御フェライト系耐熱構の開発2013

    • 著者名/発表者名
      連川貞弘
    • 学会等名
      日本金属学会2013年春期講演大会
    • 発表場所
      東京理科大学
    • 年月日
      20130327-20130330
    • 招待講演
  • [学会発表] 強磁性材料の粒界局所磁気モーメント2013

    • 著者名/発表者名
      平山恭介
    • 学会等名
      日本金属学会2013年春期講演大会
    • 発表場所
      東京理科大学
    • 年月日
      20130327-20130330
  • [学会発表] 鉄鋼材料における粒界工学2013

    • 著者名/発表者名
      連川貞弘
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会 材料の組織と特性部会 自主フォーラム「鉄鋼材料の結晶界面物性とその制御」
    • 発表場所
      エッサム神田ホール
    • 年月日
      20130117-20130117
    • 招待講演
  • [学会発表] Nano-inswntation study of local plastic deformation in the vicinity of grain boundary2012

    • 著者名/発表者名
      K. Tashima
    • 学会等名
      2012 MRS Fall Meeting
    • 発表場所
      Hynes Convention Center, Boston, USA
    • 年月日
      20121125-20121130
  • [学会発表] Measurement of the local magnetic moments at the grain boundaries in nickel via TEM/EELS technique2012

    • 著者名/発表者名
      K. Hirayama
    • 学会等名
      2012 MRS Fall Meeting
    • 発表場所
      Hynes Convention Center, Boston, USA
    • 年月日
      20121125-20121130
  • [学会発表] 太陽電池用多結晶SiおよびCdTe粒界におけるポテンシャル障壁2012

    • 著者名/発表者名
      連川貞弘
    • 学会等名
      日本金属学会セミナー「材料科学的アプローチによる太陽電池研究の最前線」
    • 発表場所
      エッサム神田ホール
    • 年月日
      20121012-20121012
    • 招待講演
  • [学会発表] Enhancement of the local magnetic moments at grain boundaries in ferromagnetic metals2012

    • 著者名/発表者名
      S. Tsurekawa
    • 学会等名
      Materials Science and Engineering
    • 発表場所
      Darmstadt, Germany
    • 年月日
      20120925-20120927
  • [学会発表] TEM/EELS法を用いたニッケル粒界の局所磁気モーメント評価2012

    • 著者名/発表者名
      平山恭介
    • 学会等名
      日本金属学会2012年秋期講演大会
    • 発表場所
      愛媛大学
    • 年月日
      20120917-20120919
  • [学会発表] 粒界工学手法に基づく高対応粒界頻度組織形成過程のEBSDその場観察2012

    • 著者名/発表者名
      畑瀬裕基
    • 学会等名
      日本金属学会2012年秋期講演大会
    • 発表場所
      愛媛大学
    • 年月日
      20120917-20120919
  • [学会発表] Hall-Petchの関係に及ぼす粒界性格分布の影響2012

    • 著者名/発表者名
      田島恭平
    • 学会等名
      日本金属学会2012年秋期講演大会
    • 発表場所
      愛媛大学
    • 年月日
      20120917-20120919
  • [学会発表] 磁場作用下におけるFe-Co合金のα/γ相変態挙動の示差走査熱量分析2012

    • 著者名/発表者名
      丸野航
    • 学会等名
      日本金属学会2012年秋期講演大会
    • 発表場所
      愛媛大学
    • 年月日
      20120917-20120919
  • [学会発表] フェライト系耐熱鋼SUH3の粒界微細組織制御2012

    • 著者名/発表者名
      吉井陽之輔
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会第164回秋季講演大会
    • 発表場所
      愛媛大学
    • 年月日
      20120917-20120919
  • [学会発表] 高炭素鋼線の組織に及ぼすブルーイング温度の影響2012

    • 著者名/発表者名
      西田世紀
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会第164回秋季講演大会
    • 発表場所
      愛媛大学
    • 年月日
      20120917-20120919
  • [学会発表] フェライト系耐熱鋼T91の高温変形にともなう微細組織変化2012

    • 著者名/発表者名
      山口将史
    • 学会等名
      日本金属学会九州支部・日本鉄鋼協会九州支部・軽金属学会九州支部合同学術講演大会
    • 発表場所
      北九州国際会議場
    • 年月日
      20120609-20120609
  • [学会発表] 粒界制御したフェライト系耐熱鋼T91の溶接熱影響部における微細組織変化2012

    • 著者名/発表者名
      中園亮
    • 学会等名
      日本金属学会九州支部・日本鉄鋼協会九州支部・軽金属学会九州支部合同学術講演大会
    • 発表場所
      北九州国際会議場
    • 年月日
      20120609-20120609
  • [図書] 材料科学的アプローチによる太陽電池研究の最前線2012

    • 著者名/発表者名
      連川貞弘
    • 総ページ数
      9
    • 出版者
      日本金属学会
  • [備考] 材料組織・界面制御学研究室HP

    • URL

      http://www.msre.kumamoto-u.ac.jp/~mice/

  • [産業財産権] カーボンナノ構造体の製造装置およびカーボンナノ構造体の製造方法2012

    • 発明者名
      日方威
    • 権利者名
      日方威
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2012-198377
    • 出願年月日
      2012-09-10

URL: 

公開日: 2014-07-24  

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