2015 Fiscal Year Annual Research Report
鍛造Ｎｉ基超合金におけるγ’相の析出形態と格子ミスフィット
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14J11840
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
久澤 大夢 東京工業大学, 大学院総合理工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2014-04-25 – 2017-03-31
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| Keywords | 超合金 / 格子ミスフィット / 微細組織 / γ'相 / 鍛造 / Ni基合金 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
現代のエネルギー問題の根幹は化石燃料の大量使用であり、次世代エネルギーの開発と共に、現在最も重要な発電方法である火力発電の高効率化は非常に重要である。火力発電の高効率化は原理上、蒸気温度の高温化によって達成できることから、現在最も高温強度に優れるNi基合金の組織形成機構を理解することにより、石炭火力発電の高効率化と寿命予測技術へ寄与する。
本研究では組成を制御した合金の作成により組織形態に及ぼす格子ミスフィットの影響を調査した。Ni基合金試料のAlとTiの比を変化させることで構成相の格子定数が変化し、異なる格子ミスフィットを持つ合金を得た。この試料に1073 K, 1173 Kの時効熱処理を施し、析出組織を得てその定量化を行った。
析出相の面積率は合金組成のAl分率が増加すると、1173 Kにおいては基本合金以外の試料で0になる。また、1073 Kにおいては単調に減少し、Al分率1において4 %程度に達する。これより同様のAl, Ti添加量において同じ体積率の条件下による析出物形態の評価を行うことは困難である。一方、同試料における析出相の立方体状化の程度を表現して定義した形状パラメーターの変化である。1073 K時効材において形状パラメーターの値はAl分率に依存しない。Alを添加すると析出物の格子ミスフィットは増大することが知られていることから、格子ミスフィットは析出物形状に依存しないと考えられる。
この傾向は鋳造型のNi基合金における結果と異なり、鍛造型のNi基合金を設計する際はさらなる研究の必要性必要性が示唆される。
鍛造Ni基合金において、γ’析出相の析出形態におよぼす格子ミスフィットの値の影響は小さい。これは析出物の体積率が小さいためである可能性がありさらなる析出形態の決定メカニズムの解明を要する。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度はNi基超合金の組成を制御することでγ’相の組織形態におよぼす格子ミスフィットの影響を調査することが目的である。実際に組成を制御した合金の作製や組織形態の定量化に成功し、目的を達成したことは概ね期待通りである。しかし、影響の程度は想定していたものより小さくより詳細な観察や検証を強いられているため、期待を大きく上回る成果ではない。
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| Strategy for Future Research Activity |
来年度は本研究の最終段階として、Ni基合金における析出物形態およびその安定性におよぼす格子ミスフィットに起因する析出物周りの弾性場の影響を明らかにする。
我々の研究グループは昨年度、および一昨年度の成果により、Ni基合金における析出物の組織形態におよぼす弾性場の影響を体系づけてきた。すなわち、析出物形態は弾性場の影響を強く受けるにもかかわらず、熱力学的観点を除く組成の影響はほとんど認められない。このことから補助実験等を通して析出物形態の決定メカニズムモデルを提唱する。また、それらを既存のモデルや実験データとと比較検証することで、組織形態の制御法を提案する。
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Research Products
(5 results)
