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複合加算析出強化を利用した新しい耐熱材料の設計

复合添加剂沉淀强化新型耐热材料的设计

基本信息

批准号：
03J07556
负责人：
二村裕一
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

申請者は、マルテンサイト系耐熱鋼の高温域での強化手段として、従来鋼で使用されている炭窒化物粒子とは析出サイトが異なるCu粒子の複合析出を提案しており、これまでCuの添加によりクリープ強度が大幅に改善されることを実証してきた。しかしながら、これらの研究では、Cuのみを強化元素として利用した基礎研究にとどまっており、種々の炭窒化物粒子を含めた析出粒子の分散状態の最適化など、複合加算析出強化を図るための実用化を見据えた組織制御の指針は得られていない。そこで今年度は、(1)高温保持に伴うマルテンサイト組織の変化と種々の炭窒化物粒子の役割を明確化し、(2)炭窒化物粒子およびCu粒子の成長挙動や転位との相互作用を比較することで、それぞれの析出粒子の最適な分散状態を検討した。マルテンサイト組織は、10^<15>m^<-2>程度という高密度の転位を含んでいるため熱的に不安定であり、高温保持中には回復や再結晶が生じて鋼の強度は低下する。炭窒化物粒子、なかでも耐熱鋼で析出する代表的な炭化物M_<23>C_6粒子は、マルテンサイト組織中の種々の境界に主に析出して転位や粒界の移動の妨げとなり、組織の回復や再結晶を抑制する効果があることを明らかにした。したがって、優れた高温強度を長時間維持するには、境界移動を抑制するために炭窒化物粒子を、さらに粒内転位の移動を妨げるためにCu粒子を複合析出させることが有効であると示唆された。また、再結晶の抑制効果は、粒子の分散間隔に強く依存し、粒界エネルギーを考慮することで再結晶を抑制する臨界の粒子間隔を理論的に求めることもできた。一方、これらの粒子について、高温保持中の成長挙動を調査した結果、Cu粒子、M_<23>C_6炭化物粒子ともに、その成長は溶質原子の転位芯拡散によって律速されることを見出した。そのため、とくにM_<23>C_6炭化物粒子では、置換型元素として拡散係数が小さいものを固溶させることにより、その成長を遅らせて粒子径を細かく保つことも高温強度の観点から有効であると示唆された。

The applicant proposes a strengthening means for high temperature domain of heat-resistant steel and proves that the strength of the steel is greatly improved by adding Cu to the steel using carbon compound particles and precipitation. The research on Cu and Cu strengthening elements and their utilization basic research on optimization of dispersion state of carbon compound particles including precipitated particles and composite addition precipitation strengthening and utilization of Cu and Cu strengthening elements and their utilization indicators. In this year,(1) the separation of carbonaceous particles associated with the transformation of the microstructure and Cu particles during high temperature maintenance is clarified,(2) the growth and interaction of carbonaceous particles and Cu particles are compared, and the optimum dispersion state of precipitated particles is discussed. The structure of the steel is 10^<15>m^<-2>high, the density of the steel is high, the temperature of the steel is high, the temperature of the steel is high, the strength of the steel is low, and the temperature of the steel is high. Carbonized particles, precipitated in heat-resistant steel, represent the main precipitation of carbonized particles M_<23>C_6 in the grain boundary of the grain structure, and the inhibition of grain boundary movement and recrystallization in the grain structure. The high temperature and strength of Cu particles can be maintained for a long time. The effect of recrystallization inhibition is strongly dependent on the particle spacing, and the critical particle spacing for recrystallization inhibition is theoretically determined. The results of investigation of particle growth and temperature retention show that Cu particles and M_<23>C_6 carbide particles are dispersed in the core of growth solute. C<23>_6 carbide particles are small in dispersion coefficient and small in particle size.