| 研究課題/領域番号 |
26289259
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
安田 弘行 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60294021)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 構造・機能材料 / 格子欠陥 / 転位 / 析出強化 / 耐熱合金 |
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| 研究実績の概要 |
新規析出強化機構を発現する(bcc+L21)複相耐熱合金を開発するためには、Fe-Al-X-Y (X=Ni, Co, Y=Ti, V)系合金の相平衡とL21相の析出挙動を最初に調査する必要がある。そこで平成26年度は、同合金系の相平衡ならびにL21相の析出挙動を中心に調査を実施した。具体的には、Fe-23Al-6Ni(at.%)ならびにFe-18Al-18Coを基準組成とし、Alの一部をTiまたはVで置換した合金をアーク溶解にて溶製し、得られた試料の微細組織について、走査示差熱量計(DSC)、X線回折(XRD)、透過型電子顕微鏡(TEM)等を駆使して解析した。その結果、Fe-(23-x)Al-6Ni-xTi合金では、xが2at.%以上で粗大かつ直方体形状のL21-Ni2AlTi析出物ならびに微細なB2析出物が観察された。TEM-EDSで析出物の組成分析を行ったところ、L21相はNiサイトの半分がFeに置換しているのに対し、B2析出物はFeリッチな組成を有することがわかった。なお、L21析出物は850℃程度まで安定であることから、同合金は高温まで高強度を示すことが期待される。さらに、Tiの代りにVを添加した試料でも、L21-Ni2AlV析出物が観察されたが、Ni2AlTi析出物に比べて極めて微細であった。一方、Fe-(18-y)Al-18Co-yTi合金では、y≧2で粗大なL21-Co2ATi析出物が観察された。この場合もCo2AlTi析出物のCoサイトに多量のFeが置換し、その周りには微細なB2析出物が観察された。なお、Fe-Al-Ni-Ti合金ならびにFe-Al-Co-Ti合金については単結晶化に成功し、その変形挙動についても一部予備実験を行っている。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
Fe-Al-X-Y (X=Ni, Co, Y=Ti, V)系合金の相平衡とL21相の析出挙動について調査したことに加え、平成27年度に予定していたFe-Al-Ni-Ti合金ならびにFe-Al-Co-Ti合金の単結晶化を行い、その変形挙動についても一部予備実験を行っている。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成27年度は、平成26年度に実施した相平衡に関するデータを基づき作製されたFe-Al-X-Y(X=Ni, Co, Y=Ti, V)系合金単結晶試料の変形挙動を静的および動的な組織観察により解明する。特に、<001>転位ならびに<110>転位の運動に由来する特異な変形挙動について、TEMによる転位組織観察、歪速度感受性試験等により解明する。具体的な研究の流れは、光学式浮遊帯域溶融法を用いて、その結晶成長速度、温度勾配等を調整することでFe-Al-X-Y単結晶を作製する。得られた単結晶を背面反射ラウエ法で方位解析後、<111>、<001>、<110>といった各すべりのシュミット因子に注目し、適切な荷重軸を有する引張・圧縮試験片を切り出す。これら試料に対して、-180～1000℃といった広い温度範囲にわたって引張・圧縮試験を行う。変形後の転位組織をTEMを用いて詳細に解析し、特に<001>転位、<110>転位といったbcc金属では見られない転位が活動していないかを確認する。さらに、歪速度感受性試験等を通じて、<001>転位、<110>転位の特徴を探る。また、L21析出物のサイズ、分布等を定量的に評価した上で、L21析出物による強化機構を定量的に考察し、解明する。平成28年度は、光学顕微鏡、SEM-EBSD、TEMといったサイズスケールの異なるその場観察法を駆使して、変形機構を解明する。さらに、得られた知見に基づき、Fe-Al-X-Y合金の高温強度のさらなる向上を図る。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
基金請求分と備品購入代金との差額が未使用分として生じた。
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| 次年度使用額の使用計画 |
未使用分は、原料の購入等、研究計画に合わせて翌年度以降に使用する。
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