化学ポテンシャル勾配を利用した新しい傾斜機能材料に関する研究

利用化学势梯度研究新型功能梯度材料

基本信息

批准号：
09875164
负责人：
大谷博司
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09875164/
关键词：
化学ポテンシャル勾配 HSLA鋼局所平衡傾斜機能材料最適傾斜分布

项目摘要

従来の傾斜機能材料は、化学蒸着法や物理蒸着法,スプレー法や焼結法など、主として動的プロセスを利用した合成法により製造されてきた。そのため合成の最適条件を決めることが一般に困難で、安定した傾斜機能を発現させる上でまだ解決すべき多くの問題が残されていると言える。本研究では化学ポテンシャル勾配を利用した傾斜機能材料の新しい構造プロセスについて検討することを目的として、次のような研究を遂行した。すなわち、研究対象に、機能材として優れており、また熱力学的性質がよく検討されている鉄鋼材料を選び、普通鋼,HSLA鋼,高速度鋼,ステンレス鋼など主要な鋼種について、その状態図および化学ポテンシャル図に関するデータベースを構築した。これらを用いて種々の鋼種の組み合わせによる拡散対を想定し、その反応経路を化学ポテンシャル勾配の観点から考察した。その結果、たとえば低Mn低Cの普通鋼(Fe-0.2Mn-0.04Cなど)と高Mn高CのHSLA鋼(Fe-1.2Mn-0.12Cなど)を圧接して600℃前後で拡散処理した場合、熱処理後のC濃度は組成勾配から考えて全合金中で均一にならされるように思えるが、実際には高CであるHSLA鋼が普通鋼のCをほとんど吸収し、より高いC組成を有するように変化するなど、いくつかの興味深い知見が得られた。これは、現実の拡散現象が濃度勾配ではなく化学ポテンシャル勾配によって決定されるためにおこる現象である。今後はこれらの新しい知見をもとに、平衡化熱処理後の拡散対内における合金組成の経時変化を、界面における局所平衡理論と拡散方程式の適用によりシミュレートしていく事を計画している。この結果と実験値との対応を調べることにより、最適傾斜分布の予測に関する理論的根拠の確立を図る事が出来るものと考えている。

常规的功能分级材料是通过合成方法主要使用动态过程（例如化学蒸气沉积，物理蒸气沉积，喷涂和烧结）制造的。因此，通常很难确定合成的最佳条件，可以说仍然可以解决许多问题以实现稳定的梯度函数。这项研究旨在研究使用化学潜在梯度的功能分级材料的新结构过程，并进行了以下研究。换句话说，我们选择了作为功能材料的优秀钢材材料，并已对其热力学特性进行了充分的研究，并为主要钢，例如普通钢，HSLA钢，高速钢和不锈钢等主要钢类类型的状态和化学势图创建了数据库。使用这些，假定由各种钢类型进行扩散对，并且从化学势梯度的角度考虑了反应路径。结果，当低C正常钢（例如Fe-0.2MN-0.04C）和高Mn高C HSLA钢（例如Fe-1.2mn-0.12c）被按下并在600°C下进行差异，c浓度在600°C左右，热处理后的C浓度几乎是均匀的，但在所有Alloy中似乎是均匀的，但在所有杂物中都均匀地考虑了CORMITION，但CORTIENT的较高均为CORTIENT，但CRE的较高均为现实，现实中的C.钢和变化具有较高的C组成。这是一种发生的现象，因为实际扩散现象由化学势梯度而不是浓度梯度确定。基于这些新发现，我们计划通过在界面和扩散方程式应用局部平衡理论来模拟平衡热处理后扩散对中合金组成的变化。通过检查这些结果与实验值之间的对应关系，我们认为可以建立预测最佳斜率分布的基本原理。