インターメタリックスの新たな応用を求めて：鉄鋼材料の強化相としての金属間化合物の可能性

摘要

エネルギー需要の急速な増大が進む一方，CO{sub}2ガス排出削減など地球環境問題への対策も益々重要となっている．したがって，火力発電プラントにおいては発電効率の向上をもたらす蒸気条件の高温高圧化が必要不可欠である．現在日本の火力発電プラントでは高Crフェライト系耐熱鋼を用いて蒸気温度600°C級のプラントが実現している．しかし，蒸気タービン入口温度を将来的には700°C以上とするプラント開発が欧米を中心に高まりつつあり，その実現には700°C/10万時間クリープ破断強度が100MPa以上の鍛造可能な高強度材料が必要となる．この条件をクリアーする既存の材料はNi基超合金のみであるが，Ni基超合金は非常に高価な材料である．したがって，同じfccを母相とし，かつ，比較的安価なオーステナイト系耐熱鋼の高強度化に注目が集まりつつある．ところで，Ni基超合金は金属間化合物を強化相として優れた高温強度を得ていることは言うまでもない．一方，既存の耐熱鋼の強化相はフェライト系，オーステナイト系を問わず，すべて炭化物であり，金属間化合物を強化相とする材料は全くない．化合物を強化相とする鉄鋼材料としては唯一マルエージ鋼があるが，これは常温で利用される超強力鋼であり耐熱材料ではない．ではなぜ金属間化合物を強化相とするオーステナイト系耐熱鋼が存在しないのであろうか．本稿では，その疑問に答えるべく，オーステナイト系耐熱鋼に的を絞って，その強化相としての金属間化合物の可能性と設計指針について述べる．