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室温から超高温度域まで靭性に富む耐熱モリブデン合金を発明

2018-08-12 | 科学・技術
 東北大学吉見享祐教授と佐藤裕教授らの共同研究グループは、室温から超高温度域まで強くて靭性に富んだ新しい耐熱モリブデン合金(モシブチック合金)を発明した。その強度を1400℃~1600℃の温度範囲で高精度に測定することに成功した。
 ジェットエンジンや発電用ガスタービンの心臓部にあたる高温・高圧回転部には、ニッケル基超合金が使用されている。この合金は、1940年代以来80年近い年月をかけて耐熱性向上に向けた成分調整や加工プロセスの検討が重ねられ、現在、最高耐熱温度が1150°Cに達しつつあると言われている。
 これら熱機関のエネルギー効率を一層高めるために、新しい耐熱材料、いわゆる超高温材料の開発が求められてきた。高温で高強度な材料は一般に脆くて壊れやすいという欠点があり、実用化に向けて脆性の克服も課題とされてきた。
 今回発明の合金は、高融点金属の一つであるモリブデンにチタン・ケイ素・炭素・ホウ素を適度な濃度で混ぜ合わせたもので、実験室内でも溶解・鋳造法によって健全で比較的大きな試料の作製が可能。室温での破壊抵抗は、実用超硬合金と同等である。これらが十分な試料サイズの確保につながり、1400℃以上の超高温度領域でも精度良く合金の強度を測定することを可能にした。測定の結果、耐熱温度はニッケル基超合金よりもおよそ200℃も高いことが見積もられた。
 さらにこの合金で作製した摩擦攪拌ツールを使用することで、ニッケル合金であるインコネル(Inconel(R))600の摩擦攪拌接合に成功し、その優れた耐熱性能を実証した。
 これにより本合金の発明は、熱機関の高効率化・信頼性の向上と共に、金属加工技術の高温化・高精度化に貢献するものとして大いに期待できる。
 ◆ニッケル基超合金
 ニッケルを主成分とし、アルミニュウム・チタンを数%以上含み、タングステン・モリブデン・タンタル・クロム等で固溶強化された合金は、ニッケル基超合金と呼ばれる。高温強度・耐食性・耐酸化特性等に著しく優れている。
 ニッケル基超合金が最も多く使われているのが、航空機用ジェットエンジンである。
 ◆モリブデン
 モリブデンの融点は約2620°C。これに、チタン・ケイ素・炭素・ホウ素の組み合わせと配合比率によって融点降下が顕著に起こると考えられている。
 ◆摩擦攪拌接合
 被接合材料にツールを高速で回転させながら押し込み、被接合材料を溶融することなく固体のまま摩擦力で攪拌しながら接合する技術。

 天気は晴れ、雲が多い、少し涼しさがある。
 マンション前の花壇で、”ホウセンカ”の花が咲いている。花色は紅・白である。
 本来の花の色は赤で、むかしむかし”ホウセンカ”で爪を染めたことから、別名に”ツマクレナイ(爪紅)””ツマベニ(爪紅)”がある。韓国の伝承に、爪に”ホウセンカ”の汁を塗り、初雪まで色が残っていたら恋が実る、とある。
 花が終わると果実(種袋)ができる。これが成熟し乾燥すると、指で触るなどの些細な刺激でも中の種がはじけ飛ぶ(種子の自動散布)。花言葉は「私に触れないで」・・セクシャルハラスメント(セクハラ)は嫌い・・の事か。
 名の”ホウセンカ”は中国名:鳳仙花の音読み、花の形が羽ばたく鳳凰の姿から。
 因みに、アフリカ鳳仙花とは日日草(にちにちそう)に似たインパチエンス。
 ホウセンカ(鳳仙花)
 別名:爪紅(つまくれない)、爪紅(つまべに)
 ツリフネソウ科ホウセンカ属
 一年草
 原産地は東南アジア
  日本には室町に渡来したと思われる
 開花時期は7月~9月
 花径は数cmで5弁花、花色は白・紅・ピンクなど
 花が終わると果実(種袋)ができる。これが成熟し乾燥すると軽く押さえただけで中の種がはじけ飛ぶ


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