Exploration of Ni-Co based alloys for gas turbines using composition-graded single-crystal specimens

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本年度は組成空間内だけでなく、温度-組成空間でのスクリーニングをするための手法開発に取り組んだ。カマボコ型の合金材を組み合わせた円柱状のNi-14at.%Al & Ni-20at.%Al拡散対を温度傾斜熱処理することによって、時効温度-組成-微細組織ライブラリを作製し、一つの試料片に14-20at%Alの組成範囲、1000-1300℃の時効温度範囲における微細組織を形成することに成功した。この手法を適用することによって、一度の試験で組成及び時効温度の最適化が可能であるため、合金開発の著しい高効率化を図ることができる。また、γ-γ’二相組織のEPMAマップとSEM像から両相のタイラインを取得する手法の改良とその精度の評価も実施した。EPMA分析のNi合金における空間分解能である1μm以下のγ’粒析出がある微細組織について、母相にあたるγ相の組成と測定範囲の平均組成、SEM像のγ’相面分率からγ’相の組成を導出する手法である。精度の検証については500x500x30の空間内に平均粒径d, 体積分率fxになるように球形のγ’をランダムに配置し、ここから得られるSEM像およびEPMAマップを生成し、実際にγおよびγ’の組成を計算することによって、どのような微細組織であれば十分な精度でタイラインを決定できるかを評価した。その結果、粒径1.2μmであればEPMAマップのみからでも数at.%の範囲でタイラインを決定でき、粒径0.4～1.2μmではSEM像から求めたγ’相面分率を併用することにより、γ’相面分率が10%程度までであれば同様の精度でタイラインを決定できることが明らかになった。