先端材料科学研究:SDGsに貢献する耐熱合金材料
2021年1月21日
国立研究開発法人 物質・材料研究機構(NIMS)・〒305-0047 茨城県つくば市千現1-2-1
Science and Technology of Advanced Materials誌 プレスリリース
Science and Technology of Advanced Materials誌 プレスリリース
配信元:国立研究開発法人 物質・材料研究機構(NIMS)・〒305-0047 茨城県つくば市千現1-2-1
Date: 21 January 2021
先端材料科学研究:SDGsに貢献する耐熱合金材料
(Tsukuba 21 January 2021) alpha-Nb5Si3微小柱状結晶の塑性変形挙動からその機械的特性を調べる
論文情報
タイトル:Micropilllar compression deformation of single crystals of α-Nb5Si3 with the tetragonal D8l structure
著者:Kyosuke Kishida*, Takuto Maruyama, Takayoshi Fukuyama &Haruyuki Inui
* Department of Materials Science and Engineering, Kyoto University, Sakyo-ku, Japan (E-mail: kishida.kyosuke.6w@kyoto-u.ac.jp)
引用:Science and Technology of Advanced Materials Vol. 21 (2020) p. 805
最終版公開日:2021年1月5日
本誌リンクhttps://doi.org/10.1080/14686996.2020.1855065(オープンアクセス)
正方晶系D8lの結晶構造を持つ耐熱材料 alpha-Nb5Si3の微小柱状単結晶に室温で応力を負荷し、その塑性変形挙動を結晶方位および試料サイズの関数として研究している。
近年、地球は温暖化しつつあり、その抑制には、人為的温室効果ガス、特に化石燃料の燃焼による二酸化炭素の排出削減が必須である。自然エネルギーへの転換が求められる一方で、電力プラント、輸送分野などにおける種々の燃焼システムで熱効率を高めるというのも最も現実的な選択肢の一つと言える。
電力プラント、輸送分野で用いられるガスタービンの熱効率を改善するためにはタービン吸入口の温度を1600°C以上に高めることが求められ、この高温に耐えられる新しい構造材料の開発が必須である。現在用いられているニッケル基超合金は、その融点が1400°C程度で、この要求には応えることができない。
ニオブシリサイドーニオブ固溶相が、1700°Cを越える融点、高強度、高破壊靭性を持つことから、近年、ニオブシリサイド基合金への期待が高まっている。
Science and Technology of Advanced Materialsに、日本、京都大学、岸田恭輔らが共著発表した論文 Micropilllar compression deformation of single crystals of α-Nb5Si3 with the tetragonal D8l structure は、ニオブシリサイド基合金の強化相であるNb5Si3について、今まで良く知られていなかった単相 α-Nb5Si3の塑性変形挙動を明らかにし、その機械的性質について報告している。
Nb5Si3には、低温相α-Nb5Si3と高温相β-Nb5Si3があり、1700°Cで相転移する。このため、機械的性質の測定に適するサイズのα相単結晶の育成は困難で、α相の機械的性質の知見は乏しかった。著者等は、まずβ相単結晶棒を一方向凝固法で育成し、室温に戻す過程でβ—α相変態により、結晶粒サイズ数十ミクロンのα相多結晶棒を得た。ここからマイクロメーターサイズのα相微小柱状結晶(稜の長さ0.7 ~5μm、縦横比2~3)を切り出し、これを用いて圧縮試験、破壊強度測定を行っている。
圧縮試験後の試料面に現れたすべり線のSEM観察から、塑性変形が起きた時のα-Nb5Si3のすべり面、方向が(001)<010>, {110}<1-10>, {0-11}<111>であり、これらは同型構造を持つMo5SiB2と同じであることを明らかにした。さらに、これらのすべり系の臨界分解剪断応力は2.0 GPaを越えて非常に高く、しかも“小さいほど強い”という傾向を示すことが示された。他方、α-Nb5Si3の破壊靭性は1.79 MPa.m1/2と、Mo5SiB2の2.43 MPa.m1/2よりかなり低い値が導かれ、 α-Nb5Si3の方が比較的容易に瞬間破壊が起きることを示している。α-Nb5Si3の脆性は、金属基合金の強化相として利用するには不利にはたらくが、著者等は別の合金元素を添加することで α-Nb5Si3の脆性は改善できると考えている。
著者らは、今まで明確でなかったα-Nb5Si3の機械的性質を、微小柱状結晶を用いた圧縮試験、破壊強度測定で明らかにすることに成功した。今後、この手法を相変態などがあって、単結晶育成が難しく、その機械的性質が明らかでなかった他の耐熱材料についても応用してゆくことを計画している。
【画像:https://kyodonewsprwire.jp/img/202101210051-O1-JKIgsERz】
図の説明:さまざまな結晶方位を持つ微小柱状単結晶に応力を負荷し、その塑性変形を測定する。
論文情報
タイトル:Micropilllar compression deformation of single crystals of α-Nb5Si3 with the tetragonal D8l structure
著者:Kyosuke Kishida*, Takuto Maruyama, Takayoshi Fukuyama &Haruyuki Inui
* Department of Materials Science and Engineering, Kyoto University, Sakyo-ku, Japan (E-mail: kishida.kyosuke.6w@kyoto-u.ac.jp)
引用:Science and Technology of Advanced Materials Vol. 21 (2020) p. 805
最終版公開日:2021年1月5日
本誌リンクhttps://doi.org/10.1080/14686996.2020.1855065(オープンアクセス)
Science and Technology of Advanced Materials誌は、国立研究開発法人 物質・材料研究機構(NIMS)とEmpaが支援するオープンアクセスジャーナルです。
企画に関する問い合わせ: stam-info@ml.nims.go.jp
トランプ氏、スウィフトさんに「嫌われているのだろう」と吐露
桜井日奈子「お馬さんのような」桃尻披露、人生初水着ショット デビュー10周年写真集の一部公開
ランチ料金で夜も食べ放題!平日なら時間無制限!握り寿司や飲茶、ビーフステーキ、チーズインハンバーグなどの和洋中が食べ放題!
三田寛子、大切な人の誕生日だったことを報告 「私なりに仕事も頑張って家業を支え…」と反省
『セブン-イレブン・今週の新商品情報』タイムスリップしてやってきた!? 『プリンみたいなパン1998年』や『黒いちぎりパン2010年』ほか
高木ブー、ドラマで自身の役を演じた加治将樹とのWブーさんショットを公開
及川奈央「クイズ!脳ベルSHOW」で名回答&珍回答!小学生時の“推しアイドル”も告白
保田圭が飯田圭織との元モー娘ツーショット公開「変わらない美しさに憧れます」など反響
「副業する時間がない」でもお金がどうしてもほしい!という方向けの副業
遠野なぎこ、愛読の絵本紹介し「こんなお母さんを目指したいし。こんなお母さんが欲しかった」
何があった!?「エアコン」が想定外の壊れ具合!投稿者に話を聞いた
玉置浩二の妻、青田典子(53)の現在がとんでもない事になっていると話題に
三上悠亜、整形したことを事後報告でネット騒然「素っぴんが美しすぎる」「大半を既にいじっておいて今更」
柏原崇(45)現在を調べてみた結果、相変わらずかっこよすぎた!
深田えいみ、ビキニ姿で「じゃーん!Jカップ」報告に「成長中」「まジェーっすか」「重そう」
ユーチューバーもこう氏、元彼女・成海瑠奈について赤裸々告白
歌手の門倉有希さん 乳がんのため死去、50歳「6月6日に永眠」所属事務所が発表
「愛が生まれた日」藤谷美和子(56)の現在がヤバい!?徘徊生活を送っていた過去も明らかに。
ガーシーが綾野剛のLINE公開でネット騒然「ショック」「すごいエンタメ」
橋本環奈すぎと話題呼んだアイドル中川心、動画披露し「無加工でこれはやっぱり本物」と反響の声
何があった!?「エアコン」が想定外の壊れ具合!投稿者に話を聞いた
柏原崇(45)現在を調べてみた結果、相変わらずかっこよすぎた!
玉置浩二の妻、青田典子(53)の現在がとんでもない事になっていると話題に
ユーチューバーもこう氏、元彼女・成海瑠奈について赤裸々告白
元めちゃイケメンバーの三中元克(32)現在は何をしているのか調べてみた!
ガーシーが綾野剛のLINE公開でネット騒然「ショック」「すごいエンタメ」
小倉優子、不自然な“二重ライン”にネット騒然「やっぱり整形?」
TikTokを賑わす「フエラムネごめんなサイダー味」がセブンイレブンで再販!じゅるるマスカットも買うなら今!
岡本夏生(56)、1600日ぶりにブログを更新した現在が衝撃
浜崎あゆみ、子供の写真公開に疑いの声止まず「よそのお宅の子供?」
トランプ氏、スウィフトさんに「嫌われているのだろう」と吐露
桜井日奈子「お馬さんのような」桃尻披露、人生初水着ショット デビュー10周年写真集の一部公開
ランチ料金で夜も食べ放題!平日なら時間無制限!握り寿司や飲茶、ビーフステーキ、チーズインハンバーグなどの和洋中が食べ放題!
三田寛子、大切な人の誕生日だったことを報告 「私なりに仕事も頑張って家業を支え…」と反省
『セブン-イレブン・今週の新商品情報』タイムスリップしてやってきた!? 『プリンみたいなパン1998年』や『黒いちぎりパン2010年』ほか
高木ブー、ドラマで自身の役を演じた加治将樹とのWブーさんショットを公開
及川奈央「クイズ!脳ベルSHOW」で名回答&珍回答!小学生時の“推しアイドル”も告白
保田圭が飯田圭織との元モー娘ツーショット公開「変わらない美しさに憧れます」など反響
「副業する時間がない」でもお金がどうしてもほしい!という方向けの副業
遠野なぎこ、愛読の絵本紹介し「こんなお母さんを目指したいし。こんなお母さんが欲しかった」