複合元素添加遷移金属シリサイド基共晶材料の異常強化機構

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次世代の超耐熱構造材料として有望な遷移金属シリサイド基一方向凝固(DS)共晶材料(共晶温度：1900℃以上)では，構成元素である遷移金属元素の一部を二種類以上の他の遷移金属元素で同時に多量置換した際に特異な強化現象を発現することを見出した．本研究では強化に有効な添加元素の種類と添加量の系統的な探索，組織的特徴のキャラクタリゼーション，マイクロ機械試験法などを駆使した力学特性評価を通じて，対象とするDS共晶材料の特異な強化現象の発現メカニズムを解明すること，さらに高温高強度化に適した合金設計指針を確立することを目的としている．令和4年度は遷移金属元素TMがMo，Nbの合金系，およびMo,Nb,Taの3元素にさらに1種類の元素含む合金系について，TMSi2-TM5Si3二相共晶組織が得られる合金系の探索を行うとともに，一部の合金系について一方向凝固材の育成，微細組織のキャラクタリゼーション，力学特性の評価，変形組織解析を行った．さらに昨年度に引き続き二相共晶合金の力学特性を理解するための重要な基礎として構成相である各種遷移金属シリサイド(TMSi2およびTM5Si3)の単相単結晶を用いて室温でのマイクロ機械試験，バルク単結晶試料を用いた高温圧縮試験を行い，活動可能な変形モードとそれらの臨界分解せん断応力の同定，転位組織の観察・解析をすすめた．また，第一原理密度汎関数法による一般化積層欠陥エネルギー(GSFE)と表面エネルギーの理論計算，GSFEを基にした転位の運動に対するパイエルス応力の計算を行い，変形機構の詳細に関する検討を進めた．