大型部品用新TiAl合金

設計・創造分野 超耐熱材料グループ

鉄井 利光TETSUI.Toshimitsu@nims.go.jp | https://samurai.nims.go.jp/profiles/tetsui_toshimitsu

Keywords: 軽量耐熱合金、ジェットエンジン、発電タービン、鍛造

各種輸送機器、発電設備などの機動性向上、CO2排出量削減

近年実用化された軽量耐熱新合金のTiAl合金の利用拡大

熱間鍛造法適用によるTiAl合金部品の大型化

・T. Tetsui, T. Kobayashi, H. Harada, Intermetallics 31 (2012) 274-281.・T. Tetsui, H. Harada, Journal of Materials Processing Technology, 213 (2013) 752– 758.

各種大型動翼（800℃程度）

各種軽量耐熱構造部品（800℃程度）

Ni基鍛造超合金の代替化

熱間鍛造性と高温強度に優れた新TiAl合金の開発

溶解、鍛造、成形加工等での大型部品製造プロセスの開発

大型部品試作による検証

用途に応じた成分の改良

使用環境を想定した各種材料データの取得

実機部材の製造性評価

従来のTiAl合金部品

1.0m

開発TiAl合金部材の例-2

開発合金 従来合金

引張強度の比較

鍛造性とミクロ組織の比較

大型インゴット製造用ルツボ

試作大型インゴット（145kg)

熱間鍛造の状況

開発TiAl合金部材の例-1

Photo

航空機エンジン用超耐熱材料の開発

設計・創造分野 超耐熱材料グループ

長田 俊郎OSADA.Toshio@nims.go.jp | https://samurai.nims.go.jp/profiles/osada_toshio?locale=ja

Keywords: 自己治癒セラミックス、Ni-Co基超合金、タービン翼、タービンディスク

航空機市場への挑戦のためには、CO2排出を大幅に低減するエンジン開発と要素技術開発が必須。

タービン翼・ディスクの軽量・高温・無冷却化に資する純国産超耐熱材料の提案が急務。

NIMSが今後も世界をリードしていくために、Ni基超合金開発に加え、新たな超耐熱材料を開拓する。

・ 自己治癒セラミックス： 例えば、 T. Osada et al, Scientific Reports. 7 (2017) 17853-1・ 強度のばらつき：例えば、S. Ozaki, T. Osada et al. Journal of the American Ceramic Society, 101 (2018) 3191・ 超合金の強化機構：例えば、T. Osada et al., Acta Materialia, 61, (2013) 1820-1829

高度な安全性が要求されるタービン動翼等の回転部

材に自己治癒セラミックスを展開。

Ni-Co基超合金（TMW合金、TMP合金）はガスタービン

及び航空機エンジン高圧タービンディスクへの実用化。

「自己治癒セラミックス」および「Ni-Co基超合金」という新規設計概念により純国産材を創製する。

人の骨と同じ“自己治癒”機能の設計・付与により、セラミックスの“脆さ”の克服に挑戦します。

NIMS発国産合金であるNi-Co基超合金の組織形成・特性発現メカニズムを解明いたします。

提案する組織・特性・自己治癒予測手法を活用し、新材料の実用化を支援・推進します。

顔写真

自己治癒性と破壊靭性値を両立した組織設計が必要。

計算技術との連携による実用化の加速化を推進。

産・学・官の連携によるデータベース取得の必要性大。

■⾼速でき裂が完治する⾃⼰治癒セラミックスの開発~⾻の治癒がヒントに ! フライト中にヒビを治す航空機エンジン⽤部材の実現へ⼤きな⼀歩~

■タービンディスク⽤Ni‐Co基超合⾦の設計 ■強度予測プログラムの開発

鍛造ディスク

ミクロ組織

INPU

T: ミ

クロ

組織

情報

OUTPUT:⾼温0.2％耐⼒ 等

粒径＝試験⽚サイズ脆性破壊

－ 194－

構造材料