耐熱金属材料上への活性金属酸化物被覆

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本研究では実用耐熱合金とくに高温耐酸化性の優れている合金およびこれに活性金属酸化物を被覆した合金のAr-Br_2-O_2雰囲気における高温腐食を行った。合金としてはCr_2O_3形成合金であるNi-20Cr-1SiおよびAl_2O_3形成合金であるFe-20Cr-4Al合金を用いた。さらに活性金属酸化物としてV_2O_3をSputteringによりFe-20Cr-4Alに被覆した合金を用いた。合金の高温腐食には酸素分圧の影響が著しいことが予想されることから、酸素分圧の異なる二種類の雰囲気(Br_2:70mmHg,O_2:34mmHg,Ar:BalanceおよびBr_2:70mmHg,O_2:0.034mmHg,Ar:Balance)で全圧1気圧とした。腐食温度は800℃で、その時間は13-15時間とした。腐食後の試料についてスケール組成およびその形態をX線回折装置、EPMAおよびSEMを用いて観察した。結果は次のようになる。1.Ni-20Cr-1Si合金では両酸素分圧ともおおむね同様の薄い緑色のスケールが生成し、このスケールは合金から剥離した。一方、Fe-20Cr-4Al合金の酸素分圧34mmHgでは薄い黄銅色のスケールが生成し、このスケールの剥離は認められなかった。しかしながら、酸素分圧0.034mmHgではスケールはおおむね黒色であり、その厚さを増すものの、合金表面全体から剥離し、試料の端部では腐食により欠けていた。V_2O_3を被覆したFe-20Cr-4A1合金では、スケールはおおむね茶色であり、腐食の速度はFe-20Cr-4A1合金の場合より遅いことがわかった。2.X線回折の結果より、Ni-20Cr-1Si合金上に生成したスケールは両酸素分圧とも主としてCr_2O_3であり、少量のNiOが認められた。一方、Fe-20Cr-4Al合金では酸素分圧34mmHgで微量のα-Al_2O_3が、そして酸素分圧0.034mmHgで多量のα-Al_2O_3と(Cr,Fe)_2O_3が観察された。酸素分圧0.034mmHgでY_2O_3を被覆したFe-20Cr-4Al合金では(Cr,Fe)_2O_3およびFe_3O_4が多く認められた。