複合元素添加遷移金属シリサイド基共晶材料の異常強化機構

多元素掺杂过渡金属硅化物基共晶材料的异常强化机制

基本信息

批准号：
21H01651
负责人：
岸田恭輔
金额：
$ 10.9万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

次世代の超耐熱構造材料として有望な遷移金属シリサイド基一方向凝固(DS)共晶材料(共晶温度：1900℃以上)では，構成元素である遷移金属元素の一部を二種類以上の他の遷移金属元素で同時に多量置換した際に特異な強化現象を発現することを見出した．本研究では強化に有効な添加元素の種類と添加量の系統的な探索，組織的特徴のキャラクタリゼーション，マイクロ機械試験法などを駆使した力学特性評価を通じて，対象とするDS共晶材料の特異な強化現象の発現メカニズムを解明すること，さらに高温高強度化に適した合金設計指針を確立することを目的としている．令和4年度は遷移金属元素TMがMo，Nbの合金系，およびMo,Nb,Taの3元素にさらに1種類の元素含む合金系について，TMSi2-TM5Si3二相共晶組織が得られる合金系の探索を行うとともに，一部の合金系について一方向凝固材の育成，微細組織のキャラクタリゼーション，力学特性の評価，変形組織解析を行った．さらに昨年度に引き続き二相共晶合金の力学特性を理解するための重要な基礎として構成相である各種遷移金属シリサイド(TMSi2およびTM5Si3)の単相単結晶を用いて室温でのマイクロ機械試験，バルク単結晶試料を用いた高温圧縮試験を行い，活動可能な変形モードとそれらの臨界分解せん断応力の同定，転位組織の観察・解析をすすめた．また，第一原理密度汎関数法による一般化積層欠陥エネルギー(GSFE)と表面エネルギーの理論計算，GSFEを基にした転位の運動に対するパイエルス応力の計算を行い，変形機構の詳細に関する検討を進めた．

过渡金属硅化物基定向凝固（DS）共晶材料（共晶温度：1900°C或更高）有望成为下一代超耐热结构材料，是通过用两种过渡金属元素取代部分过渡金属元素制成的我们发现当大量过渡金属元素同时被取代时会发生独特的强化现象。在这项研究中，我们将系统地探索有效强化的添加元素的类型和数量，表征结构特征，并使用微观力学测试方法评估机械性能。本研究的目的是阐明强化机制。现象发生，并建立适合高温、高强度开发的合金设计指南。 2020财年，我们将重点关注过渡金属元素TM为Mo和Nb的合金体系，以及除了Mo、Nb和Ta这三种元素之外还含有一种附加元素的合金体系，可以获得TMSi2-此外，我们还对一些合金系统进行了单向凝固材料的生长、微观结构的表征、机械性能的评估以及变形结构的分析。继去年之后，我们以各种过渡金属硅化物（TMSi2和TM5Si3）为构成相的单相单晶进行了室温下的微观力学测试，作为了解两相共晶合金力学性能的重要基础。我们使用单晶样品进行高温压缩测试，确定主动变形模式及其临界解析剪切应力，并观察和分析位错结构。此外，我们利用第一性原理密度泛函理论进行了广义堆垛层错能（GSFE）和表面能的理论计算，并基于GSFE计算了位错运动的Peierls应力，并研究了变形机制的细节．

项目成果

期刊论文数量（61）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Plaston?Elemental Deformation Process Involving Cooperative Atom Motion

涉及原子协同运动的塑性元素变形过程

DOI：
10.1007/978-981-16-7715-1_6
发表时间：
2022
期刊：
The Plaston Concept
影响因子：
0
作者：
Inui Haruyuki;Kishida Kyosuke
通讯作者：
Kishida Kyosuke

Improving the intermediate- and high-temperature strength of L12-Co3(Al,W) by Ni and Ta additions

添加Ni和Ta提高L12-Co3(Al,W)的中高温强度

DOI：
10.1016/j.actamat.2022.118224
发表时间：
2022
期刊：
Acta Materialia
影响因子：
9.4
作者：
Chen Zhenghao;Kishida Kyosuke;Inui Haruyuki;Heilmaier Martin;Glatzel Uwe;Eggeler Gunther
通讯作者：
Eggeler Gunther

Plastic deformation of bulk and micropillar single crystals of Mo5Si3 with the tetragonal D8 structure

四方D8结构Mo5Si3体块和微柱单晶的塑性变形

DOI：
10.1016/j.ijplas.2022.103339
发表时间：
2022
期刊：
International Journal of Plasticity
影响因子：
9.8
作者：
Kishida Kyosuke;Chen Zhenghao;Matsunoshita Hirotaka;Maruyama Takuto;Fukuyama Takayoshi;Sasai Yuta;Inui Haruyuki;Heilmaier Martin
通讯作者：
Heilmaier Martin

三元系FCC型等原子量合金単結晶の塑性変形挙動

三元FCC型等原子合金单晶塑性变形行为