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2014 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 柴山 環樹  北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10241564)
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
キーワード粒界工学 / フェライト系耐熱鋼 / ラスマルテンサイト / 液体金属脆化 / 溶接熱影響部 / in-situ EBSD / 高温変形
研究実績の概要

本研究課題は,粒界工学に基づいた微細組織制御による超環境耐久性を有するフェライト系耐熱鋼の開発指針の確立を目的としている。平成26年度に得られた主な結果は以下の通りである。
1.粒界制御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:赤外線イメージ炉を用いた局所加熱によりHAZ再現熱処理を行い,溶接熱影響部における微細組織変化に及ぼす粒界制御の効果を検討した。type IV破壊が生じるFGHAZ部は局所加熱によりオーステナイト化しているにもかかわらず,粒界非制御材よりも対応粒界頻度が高く,局所加熱前の粒界制御の効果が引き継がれる傾向にあることが見出された。HAZ導入後の高温引張り試験により,高温強度の劣化の程度が粒界非制御材よりも粒界制御材の方が小さいことが確認された。
2.α’/γ相変態挙動のin-situ EBSD観察:溶接熱影響部における微細組織変化を明らかにするためにEBSDその場観察を行った。Ac1温度付近まではラスマルテンサイト構造の変化はほとんど見られなかったが,Ac3温度付近において,主にラスおよびサブブロックの粗大化が急激に起こりサブブロック構造が消失した。さらにγ相の核生成は旧オーステナイト粒界およびブロック境界において優先的に生じることが観察された。粒界制御によりオーステナイト化開始温度が高くなる傾向が見られた。
3.粒界制御フェライト系耐熱鋼T91のPb-Bi液体金属脆化挙動:Pb-Bi共晶合金を用いて粒界制御T91鋼の液体金属腐食試験を行った。液体金属腐食試験後の引張試験より,粒界制御材の方が非制御材に比べて高い断面収縮率を示すことが見出され,液体金属脆化の抑制に粒界制御が有効であることが明らかとなった。
4.量子ビーム照射による表面改質の試み:SUS410鋼を用いて短パルスレーザー照射による粒界近傍における弾性歪みの変化をEBSD-Wilkinson法により測定を行った。レーザー照射により歪みの緩和が観察された。

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

H26年度に実施した粒界制御フェライト系耐熱鋼T91のPb-Bi液体金属腐食試験において,次世代原子力発電用材料として期待されているフェライト系耐熱鋼の液体金属脆化の抑制に粒界制御が有効であることが確かめられた。また,当初計画にそってこれまでの研究成果を粒界制御プロセスにフィードバックし,粒界制御の高度化と粒界制御後の焼戻し条件の最適化を実施しており,現在も継続実施中である。

今後の研究の推進方策

平成27年度は本研究課題の最終年度となるため,これまでの研究で得られた成果をまとめ,国際論文誌に公表する。また,当初計画にしたがって平成26年度後半よりこれまでの研究結果を粒界制御プロセスにフィードバックし粒界制御方法の高度化を行っており,当初目的の,フェライト系耐熱鋼の超環境耐久性発現のための粒界制御に関する指針を確立する予定である。

  • 研究成果

    (22件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (17件) (うち招待講演 4件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Aluminizing of High-carbon Steel by Explosive Welding and Subsequent Heat Treatment2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Morizono, T. Yamaguchi, S. Tsurekawa
    • 雑誌名

      ISIJ International

      巻: 55 ページ: 272-277

    • DOI

      http://doi.org/10.2355/isijinternational.55.272

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 鉄粉を利用した新しい表面改質技術2014

    • 著者名/発表者名
      森園靖浩,連川貞弘,山室賢輝
    • 雑誌名

      耐火物

      巻: 66 ページ: 542-546

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Local plastic deformation in the vicinity of grain boundaries in Fe-3mass% Si alloy bicrystals and tricrystal2014

    • 著者名/発表者名
      S. Tsurekawa, Y. Chihara, K. Tashima, S. Ii, P. Lejcek
    • 雑誌名

      Journal of Materials Science

      巻: 49 ページ: 4698-4704

    • DOI

      10.1007/s10853-014-8150-2

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Ductility enhancement in Co-Fe-Ni alloys by microstructural control2014

    • 著者名/発表者名
      M. Matsuda, K. Yamashita, S. Tsurekawa, K. Takashima, M. Nishida
    • 雑誌名

      Intermetsllics

      巻: 52 ページ: 124-130

    • DOI

      10.1016/j.intermet.2014.04.004

    • 査読あり
  • [学会発表] フェライト系耐熱鋼T91の高温引張り変形にともなう微細組織変化2015

    • 著者名/発表者名
      石井涼太,山口将史,森園靖浩,連川貞弘,山室賢輝
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会第169回春季講演大会
    • 発表場所
      東京大学駒場キャンパス
    • 年月日
      2015-03-18 – 2015-03-20
  • [学会発表] TEM-EELS法を用いたFeCo合金の粒界局所磁気モーメント評価2015

    • 著者名/発表者名
      河口 寿,平山恭介,連川貞弘,森園靖浩
    • 学会等名
      日本金属学会2015年春期講演大会
    • 発表場所
      東京大学駒場キャンパス
    • 年月日
      2015-03-18 – 2015-03-20
  • [学会発表] 硫黄添加多結晶ニッケルにおける粒成長挙動の特異性2015

    • 著者名/発表者名
      山崎 温,森園靖浩,連川貞弘
    • 学会等名
      日本金属学会2015年春期講演大会
    • 発表場所
      東京大学駒場キャンパス
    • 年月日
      2015-03-18 – 2015-03-20
  • [学会発表] 粒界近傍における局所力学挙動からHallーPetch則を考える2015

    • 著者名/発表者名
      連川貞弘
    • 学会等名
      日本金属学会グリーンエネルギー材料のマルチスケール創製研究会
    • 発表場所
      松江しんじ湖温泉
    • 年月日
      2015-01-11 – 2015-01-13
    • 招待講演
  • [学会発表] TEM/EELS法および第一原理計算を用いた強磁性材料の粒界局所磁気モーメント評価2015

    • 著者名/発表者名
      平山恭介,連川貞弘
    • 学会等名
      日本金属学会グリーンエネルギー材料のマルチスケール創製研究会
    • 発表場所
      松江しんじ湖温泉
    • 年月日
      2015-01-11 – 2015-01-13
  • [学会発表] Grain boundary magnetism in ferromagnetic metals2014

    • 著者名/発表者名
      S. Tsurekawa, K. Hirayama, S. Ii
    • 学会等名
      7th CNRS-JSPS France-Japan Joint Seminar on New Developments for Energy, Materials and Environment
    • 発表場所
      Pornichet, France
    • 年月日
      2014-10-28 – 2014-10-30
    • 招待講演
  • [学会発表] The Behaviors of Lattice Point Defects in FCC crystalline under Nano Second Pulsed Laser and/or Electron Irradiation2014

    • 著者名/発表者名
      A. Jinno, Y. Zhanbing, K. Nakajima,T. Shibayama, S. Yatsu and S. Watanab
    • 学会等名
      10th Japanese-Polish Joint Seminar on Micro and Nano Analysis
    • 発表場所
      北海道大学鈴木記念ホール
    • 年月日
      2014-10-25 – 2014-10-25
  • [学会発表] 塑性変形に対する粒界の役割~Hall-Petch則を考える2014

    • 著者名/発表者名
      連川貞弘
    • 学会等名
      日本金属学会/日本鉄鋼協会 九州支部 秋季講演会
    • 発表場所
      熊本大学工学部
    • 年月日
      2014-10-17 – 2014-10-17
    • 招待講演
  • [学会発表] ニッケル粒界の局所磁気モーメントに及ぼす粒界偏析の影響の実権的・理論的評価2014

    • 著者名/発表者名
      平山恭介,連川貞弘,井誠一郎,M. Sob
    • 学会等名
      日本金属学会2014年秋期講演大会
    • 発表場所
      名古屋大学東山キャンパス
    • 年月日
      2014-09-24 – 2014-09-26
  • [学会発表] グラファイト中への鉄粉添加によって起る鋼の浸炭現象2014

    • 著者名/発表者名
      岩田大輝,森園靖浩,連川貞弘,山室賢輝
    • 学会等名
      日本金属学会2014年秋期講演大会
    • 発表場所
      名古屋大学東山キャンパス
    • 年月日
      2014-09-24 – 2014-09-26
  • [学会発表] 二相ステンレス鋼の磁場中熱処理における再結晶組織2014

    • 著者名/発表者名
      藤井啓道,佐野康太郎,佐藤裕,粉川博之,連川貞弘
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会第168回秋季講演大会
    • 発表場所
      名古屋大学東山キャンパス
    • 年月日
      2014-09-24 – 2014-09-26
  • [学会発表] Towards development of high-efficiency polycrystalline solar cells using grain boundary engineering2014

    • 著者名/発表者名
      S. Tsurekawa
    • 学会等名
      Yellow Sea Rim Workshop on Explosion, Combustion and Other Energetic Phenomena for Various Environmental Issues
    • 発表場所
      Kumamoto, Japan
    • 年月日
      2014-09-17 – 2014-09-19
    • 招待講演
  • [学会発表] Nanoindentation study of incipient plasticity in the vicinity of grain boundaries in Fe-3mass% Si alloy bicrystals and tricrystal2014

    • 著者名/発表者名
      S. Tsurekawa, Y. Chihara, K. Tashima, S. Ii, P. Lejcek
    • 学会等名
      13th International Symposium on Physics of Materials (ISPMA 13)
    • 発表場所
      Prague, Czech Republic
    • 年月日
      2014-08-31 – 2014-09-04
  • [学会発表] ニッケルの粒成長に及ぼす硫黄の効果2014

    • 著者名/発表者名
      山崎温,森園靖浩,連川貞弘
    • 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
      九州大学伊都キャンパス
    • 年月日
      2014-06-07 – 2014-06-07
  • [学会発表] 鋼中への炭素の拡散浸透現象に対する鉄粉利用の効果2014

    • 著者名/発表者名
      岩田大輝,森園靖浩,連川貞弘,山室賢輝
    • 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
      九州大学伊都キャンパス
    • 年月日
      2014-06-07 – 2014-06-07
  • [学会発表] TEM-EELSを用いたコバルト粒界の局所磁気モーメント2014

    • 著者名/発表者名
      河口寿,平山恭介,森園靖浩,連川貞弘
    • 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
      九州大学伊都キャンパス
    • 年月日
      2014-06-07 – 2014-06-07
  • [学会発表] Magnetization at the grain boundaries in ferromagnetic metals: Theory and experiment2014

    • 著者名/発表者名
      M. Sob, M. Vsianska, H. Vemolova, K. Hirayama, S. Ii, S. Tsurekawa
    • 学会等名
      Atomic structure of nanosystems from first-principles simulations and microscopy experiments
    • 発表場所
      Helsinki, Finland
    • 年月日
      2014-06-03 – 2014-06-05
  • [備考] 熊本大学大学院自然科学研究科産業創造工学専攻マテリアル工学講座 材料組織・界面制御学研究室HP

    • URL

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

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公開日: 2016-06-03  

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