- Address
- 305-0047 茨城県つくば市千現1-2-1 [アクセス]
学生受け入れ中
外部併任先
- Visiting Academic, Department of Materials, University of Oxford
研究内容
- Keywords
Ni基超合金，タービン翼，単結晶，合金開発，高温強度，アモルファス金属
所属学会
日本金属学会, 日本ガスタービン学会, The Minerals, Metals & Materials Society
構造材料研究センター
タイトル
ガスタービン用Ni基超合金のライフサイクル材料設計
キーワード
Ni基超合金，タービン翼，単結晶，データ駆動型合金開発，高温強度, ライフサイクル材料設計、補修技術、リサイクル
概要
Ni基超合金は、航空エンジンや発電用ガスタービンで1000℃を超える過酷な環境である高温タービン部で構造部材として利用されている。NIMSではこれまで高性能耐熱超合金を多数開発してきたが、材料の社会実装は、レアメタル価格の高騰、資源戦略など、多数の要因が複雑に関与している。また、個々の部品に合わせた特性の選択、製造性、補修工程への適応性も、経済合理性と持続可能性の観点から材料実用化の重要な指標となる。本研究では、NIMSが長年培っていた材料データと開発ノウハウを基盤に、材料特性だけでなく、材料の「製造」から高温環境での「使用」、寿命延長のための「補修」、そして「リサイクル（資源回収）」に至るまで、社会・環境因子を総合的に考慮した『ライフサイクル材料設計』の確立を目指しています。
新規性・独創性
先進Ni基単結晶超合金、低コスト省レアメタルNi基単結晶超合金の開発。マルチスケール変形解析による高温機械特性評価と変形機構解明。腐食環境下における高温疲労特性評価。タービン翼用Ni基単結晶超合金の補修熱処理における再結晶挙動評価。これらをサブテーマとして推進する。
内容
NIMSがこれまで活用してきたデータ駆動型合金設計を基盤に、先進Ni基単結晶超合金と省レアメタルNi基単結晶超合金の開発を進める。これまで主に評価の基軸としていたクリープ寿命と静的高温酸化特性に加えて、デジタル画像相関法等を用いたマクロ変形挙動の定量化、酸化や腐食による高温クリープ寿命への影響を評価、高分解能顕微鏡観察を用いた変形解析、部品補修熱処理を模擬した実験による補修適正評価をおこなう。これらを合金設計プログラムに組み込み、拡張していくことで。材料の製造、寿命、補修による寿命延長、リサイクルを含めたライフサイクル材料設計を実現する。
まとめ
航空用エンジンや発電用ガスタービンのタービン部に用いられるNi基超合金を対象に、部材として極限環境で求められる力学特性、耐環境性、総合的な部品寿命、資源循環やコストを考慮したライフサイクル材料設計による、材料最適化を目指した研究を推進していく。
この機能は所内限定です。
この機能は所内限定です。