多相合金の組織最適化によるFe基耐熱合金の耐高温酸化性向上手法の提案

本研究の目的は、耐熱合金の組織と高温耐酸化性の関係を明らかにすることであり、今年度は、主に、アルミナ皮膜を形成する耐熱合金のアルミナ皮膜形成能と高Al金属間化合物析出相の関係とクロミア皮膜を形成する耐熱合金のクロミア皮膜形成能と非Al系化合物析出相の関係について、析出物のサイズや分布、割合についての関係を検討した。アルミナ皮膜形成合金を用いた検討からは、有害元素を含まないγ＋γ'二相モデル合金では、析出相である高Al組成のγ'相のサイズが微細であるほど、大気中における高温酸化速度は低下するとともに、Alの消費により形成する合金表面近傍のγ'消失層の厚さも薄くなることが明らかになった。これは、析出物が微細であるほど、γ／γ'界面の面積が増加することから、アルミナ皮膜形成に必要なAlが合金から十分に供給されるためであると説明される。一方、クロミア皮膜形成合金(Fe-Ni-Cr-Nb)では、Nbを含有するラーベス相の析出とNbのクロミア皮膜形成促進効果の関係を検討し、時効処理により十分なラーベス相を形成させた合金と析出させていない合金のクロミア皮膜の形成能には、明確な違いが認められなかった。また、Ti添加はクロミア皮膜の形成能を低下させるが、そのTiの有害性はNb添加により緩和できることが明らかになっている。このNbが有する耐酸化性に対するTiの有害性緩和効果についても、ラーベス相へのNbの固定化の影響は顕著に認められなかったことから、ラーベス相の析出はクロミア皮膜の形成に強い影響を及ぼさない可能性が高いことがわかった。これらの結果より、析出物が耐熱合金の耐酸化性に及ぼす影響は、添加元素やその析出物の種類によって異なることを示唆している。

本研究の目的は、耐熱合金の組織と高温耐酸化性の関係を明らかにすることであり、今年度は、主に、アルミナ皮膜を形成する耐熱合金のアルミナ皮膜形成能と高Al金属間化合物析出相の関係とクロミア皮膜を形成する耐熱合金のクロミア皮膜形成能と非Al系化合物析出相の関係について、析出物のサイズや分布、割合についての関係を検討した。アルミナ皮膜形成合金を用いた検討からは、有害元素を含まないγ＋γ'二相モデル合金では、析出相である高Al組成のγ'相のサイズが微細であるほど、大気中における高温酸化速度は低下するとともに、Alの消費により形成する合金表面近傍のγ'消失層の厚さも薄くなることが明らかになった。これは、析出物が微細であるほど、γ／γ'界面の面積が増加することから、アルミナ皮膜形成に必要なAlが合金から十分に供給されるためであると説明される。一方、クロミア皮膜形成合金(Fe-Ni-Cr-Nb)では、Nbを含有するラーベス相の析出とNbのクロミア皮膜形成促進効果の関係を検討し、時効処理により十分なラーベス相を形成させた合金と析出させていない合金のクロミア皮膜の形成能には、明確な違いが認められなかった。また、Ti添加はクロミア皮膜の形成能を低下させるが、そのTiの有害性はNb添加により緩和できることが明らかになっている。このNbが有する耐酸化性に対するTiの有害性緩和効果についても、ラーベス相へのNbの固定化の影響は顕著に認められなかったことから、ラーベス相の析出はクロミア皮膜の形成に強い影響を及ぼさない可能性が高いことがわかった。これらの結果より、析出物が耐熱合金の耐酸化性に及ぼす影響は、添加元素やその析出物の種類によって異なることを示唆している。