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2022 年度 実績報告書

高エントロピー合金の耐食性に及ぼす結晶粒微細化の影響

公募研究

研究領域ハイエントロピー合金:元素の多様性と不均一性に基づく新しい材料の学理
研究課題/領域番号 21H00155
研究機関同志社大学

研究代表者

宮本 博之  同志社大学, 理工学部, 教授 (10298698)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2023-03-31
キーワードハイエントロピー合金 / 強ひずみ加工 / 孔食 / 不働態
研究実績の概要

ハイエントロピー合金の代表的合金であるCoCrFeNiMn合金(Cantor合金)の耐食性に及ぼす強ひずみ加工による結晶粒微細化の影響を明らかにすることを研究目的とした。本合金はCrを含有し、ステンレス鋼やFe-Cr合金と同様にCrが不働態皮膜の形成元素であることが報告されている。したがって、Fe-Cr合金やステンレス鋼と同様に結晶粒微細化により耐食性の向上が期待できる。本研究ではCr含有量を系統的に変化させたCoCrFeNiMn合金、およびMnを除いたCoCrFeNi 合金を真空溶解により作製後、均質化処理を行った。その後、高圧ねじり加工(HPT)を6GPaの圧力下で10回転まで加工した。耐食性の評価は0.5M硫酸および3.5%のNaCl溶液中での分極試験によりそれぞれ全面腐食性および耐孔食性を評価した。その結果、CoCrFeMnNi合金ではCr含有量の増加に伴い硫酸溶液中での全面腐食に対する耐食性は向上したものの、NaCl溶液中での孔食電位の変化は小さい。さらに、結晶粒微細化の影響については、全面腐食および孔食電位共に変化は小さかった。 これに対して、CoCrFeNi HEAはCoCrFeNiMn合金よりも高い孔食電位を示すとともに、Crの増加に対する孔食電位の変化が大きい。また、Fe-Cr系合金で不働態化のCr下限値とされる約11%よりも低い6 %で不働態化が確認された。XPSを用いた不働態皮膜分析の結果、CoCrFeNi合金(Cr 20 at%)では不働態被膜中のCrの濃化が確認されたが、HPT材と未加工材ではその最大濃度に変化はなかった。以上の実験結果から、Mnは耐食性を低下させるとともに、結晶粒微細化の効果を抑えること、また、CoCrFeNi 合金の結晶粒微細化による耐食性の向上は、ステンレス鋼で観察される不働態被膜中のCr濃化ではないことが考えられる。

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2022

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (1件)

  • [雑誌論文] Nanomaterials by severe plastic deformation: review of historical developments and recent advances2022

    • 著者名/発表者名
      Edalati, Kaveh et al.
    • 雑誌名

      Materials Research Letters

      巻: 10 ページ: 163-256

    • DOI

      10.1080/21663831.2022.2029779

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Corrosion Behavior of Ultrafine-Grained CoCrFeMnNi High-Entropy Alloys Fabricated by High-Pressure Torsion2022

    • 著者名/発表者名
      Shimizu, Haruka Yuasa, Motohiro Miyamoto, Hiroyuki Edalati, Kaveh
    • 雑誌名

      Materials

      巻: 15 ページ: 1007-1015

    • DOI

      10.3390/ma15031007

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effect of Homogenization on Microstructure and Hardness of Arc-Melted FeCoNiMn High Entropy Alloy During High-Pressure Torsion (HPT)2022

    • 著者名/発表者名
      Alijani, Fatemeh Reihanian, Mohsen Gheisari, Khalil Edalati, Kaveh Miyamoto, Hiroyuki
    • 雑誌名

      Journal of Materials Engineering and Performance

      巻: 31 ページ: 5080-5089

    • DOI

      10.1007/s11665-021-06573-8

  • [学会発表] CoCrFeNiMnおよびCoCrFeNiハイエントロピー合金の腐食挙動に及ぼす結晶粒微細化の影響2022

    • 著者名/発表者名
      畑 直希、宮本博之、湯浅元仁
    • 学会等名
      日本金属学会

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公開日: 2023-12-25  

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