自動車部品向け耐熱合金「EXEO-E900」
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- せせら すえがら
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1 NACHI TECHNICAL REPORT Materials Vol.30B5 January/2016 新商品 適用事例紹介 マテリアル事業 自動車部品向け耐熱合金 EXEO-E900 Heat resistant alloy "EXEO-E900" for motor parts キーワード 耐熱材料 ニッケル系合金 析出強化型耐酸化性 疲労強度 クリープ強度 マテリアル事業部 / 技術部小澤茂太 Shigeta Kozawa マテリアル事業部 / マテリアル企画部島田宜治 Yoshiharu Shimada
2 自動車部品向け耐熱合金 EXEO-E900 要 旨 1. 自動車を取り巻く環境 NACHI は 高速度工具鋼をはじめ 低熱膨張 耐熱 耐食 強度などの特性を高めた機能部品材料 として EXEO シリーズ を商品化している 今回 耐熱材料として析出強化型ニッケル基合金 EXEO-E900 を開発したので紹介する EXEO-E900 は 耐熱材料に必要とされる高温強度 耐酸化性 疲労強度やクリープ強度などの高温特性に優れた 材料である EXEO-E900 は 900 に達する高 温環境となる 自動車の排気バルブやターボ部品な ど 高温環境下で使用される部位への適用を想定 している Abstract Starting with steel for high-speed cutting tool, NACHI has developed and marketed EXEO Series materials for functional parts. The materials have high characteristics of low heat expansion, heat-resistance, corrosion resistance and high strength. Introducing here is a newly-developed, heatresistant material, EXEO-E900 that is made of precipitation strengthened type nickel base alloy. EXEO-E900 has superb characteristics of high-temperature strength, oxidation-resistance, fatigue strength and creep strength that are required for heat-resistant material. Its application is expected for the parts exposed to the hightemperature environment such as an exhaust valve of an automobile and turbo parts that are used under the high-temperature environment of 900. 図 1 に 地球の平均気温の推移を示す 地球の 平均気温は年々上昇しており 地球温暖化が問題 となっている 地球温暖化は 温室効果ガスである CO 2 が一因といわれ CO 2 排出量の削減が非常に 重要となっている 図 2 に CO 2 排出量の業種別割 合を示す 世界の CO 2 排出量の 18% を自動車が占め ており 自動車が排出する CO 2 削減が急がれている そのため 各国は CO 2 排出量規制を将来にわたり 段階的に厳しく設定している 一例として 日本の 自動車 CO 2 排出量規制の推移を図 3 に示す この規制をクリアするため 自動車メーカー各社 は 次世代自動車である電気自動車や燃料電池自 動車の開発と販売 クリーンディーゼル自動車の採 用 ならびに既存ガソリン自動車の燃費を改善する などの対策を行なっている 電気自動車や燃料電池 自動車は 航続距離やインフラ コストの問題があ り この先数年は図 4 のようにパワートレーンとしてガ ソリンエンジンが主流と見られている 図 1 地球の平均気温の推移 1) 1
3 CO 2 削減のため ガソリンエンジンには 燃費を向上させる技術が数多く投入されている その一つとして 小排気量エンジンにターボチャージャーを搭載したダウンサイジングターボエンジンが挙げられ 実際に採用が増加している 図 5に ダウンサイジングターボエンジンと従来型エンジンにおける発生トルクと回転数の関係を示す ダウンサイジングターボエンジンでは 従来型エンジンよりもエンジン回転数がより低回転の状態から 発生トルクが立ち上がるとともに 発生トルクの一定化を実現している これは ウ 1 ェイストゲート機構を従来の機械式から電子制御式にすることで バルブの開閉を緻密にコントロールすることにより実現している 発生トルクが立ち上がった後は 一定に保つため ウェイストゲートバルブは これまで以上 高精度に開度をコントロールする必要がある そのため 高温の排気ガスにさらされるバルブやバルブを開閉させるレバーなどの構成部品で高温強度を高めた材料が要求される 全 CO 2 排出量 :317 億トン 図 2 CO 2 排出量の業種別割合 2) 図 3 日本における燃費規制 (2020 年基準案 ) 3) 図 5 ダウンサイジングターボエンジンと従来型エンジンにおけるトルクと回転数の関係 5) 図 4 将来の自動車パワートレーン構成予測 4) NACHI TECHNICAL REPORT Vol.30B5 2
4 自動車部品向け耐熱合金 EXEO-E 耐熱材料に必要な特性 ウェイストゲート機構部品であるバルブやレバーな ど向けの耐熱材料に求められる特性として 高温 強度をはじめ 耐酸化性 疲労強度 クリープ強度 などが挙げられる 1) 高温強度 一般的に 金属は温度が上がると強度が低下す る 鉄基合金とニッケル基合金では 高温強度に大 きな差異があり 高温側では ニッケル基合金が優 位である 図 6 に鉄基合金とニッケル基合金の引張 強度と温度の関係を示す 図 6 鉄基合金とニッケル基合金の引張強度と温度の関係 2) 耐酸化性 金属は 高温であるほど酸素との反応速度が上 がるため 耐酸化性も要求される 一般的に 耐酸 化性は 鉄基合金よりもニッケル基合金が優れる が 熱処理条件によって大きく変化することが知ら れている 3) 疲労強度 自動車には レバー ピストンなど 繰返しの力を 受ける部品が多数存在する 繰返しの力が作用す る部品では 疲労による破損が懸念される そのた め 疲労強度特性は非常に重要視される また 使 用環境が高温の場合 高温環境における疲労強度 特性も重要となる 4) クリープ特性 金属は ある温度以上で一定の応力をかけ続け ると 時々刻々と変形がすすみ破断する現象が生じる この現象をクリープと呼ぶ 使用する部材により 定常クリープ速度やクリープ破断時間など必要なデータが異なる 図 7 に定常クリープ速度 図 8 にクリープ破断時間の例を示す 図 7 定常クリープ速度データ例 6) 図 8 クリープ破断時間データ例 6) 3
5 3. 自動車用耐熱材料における EXEO-E900 位置づけ 自動車用耐熱材料として SUS310S SU H31 などの鉄基合金や I 2 nconel 718 Inconel 751 などの 熱間塑性加工が可能なニッケル基合金 Inconel 713C や GMR235 などの鋳造用ニッケル基合金があ る 各材料の高温強度とコストの位置づけを図 9 に 示す 今回開発した E X E O - E は コストが Inconel 718 や Inconel 751 などと同等でありながら 優れた高温強度を有する材料である EXEO-E900 図 9 各材料の高温強度とコストの位置づけ NACHI TECHNICAL REPORT Vol.30B5 4
6 自動車部品向け耐熱合金 EXEO-E EXEO-E900 の特長 EXEO-E900 は 析出強化型ニッケル基合金 である 析出強化は 時効処理により 結晶粒内に 強化相を析出させて強化するものである 時効処理 温度よりも 高温の環境でも 強化相の再固溶や 粗大化には一定の時間を要するため 排気バルブの ようにバルブシートとの金属接触による冷却機構が あれば 使用可能である 同様の析出強化型ニッケル 基合金である Inconel 751 は 800 以上の高温環境で 使用される排気バルブに採用されている 図 10 に EXEO-E900 の 900 における暴露試験結果を示す 図 10 EXEO-E900 の 900 における高温暴露試験結果 1) 高温強度 EXEO-E900 は 900 近傍での引張強度は 300MPa を超えており Inconel 718 や Inconel X750 よりも優れている 図 1 1 に E X E O - E と各種 耐熱材料の引張強度と温度の関係を示す 図 11 EXEO-E900 と各種耐熱材における引張強度と温度の関係 2) 耐酸化性 EXEO-E900 は Inconel 718 や Inconel X750 と比べても遜色のない耐酸化性を有する 図 12 は EXEO-E900 と各種耐熱材料における酸化増量 と温度の関係を示す 図 12 EXEO-E900 と各種耐熱材料における酸化増量と温度の関係 3) 疲労強度 ニッケル基合金は 明確に疲労限度が観察さ れない材種が多い そのため 実用上 10 7 cycle の疲労限度を用いている 10 7 cycle における EXEO-E900 と各種耐熱材料における疲労強度 と温度の関係を図 13 に示す 図 13 EXEO-E900 と各種耐熱材料における疲労強度と温度の関係 5
7 4) クリープ特性 5. EXEO-E900 熱処理条件 EXEO-E900 Inconel X-750 および Inconel 751 のクリープ線図を図 14 に示す それぞれのクリープ 破断時間を表 1に示す EXEO-E900 のクリープ破断時間は Inconel X-750の10 倍以上 Inconel 751の 2 倍以上に改善されている ( 図 14 表 1 ) 図 14 EXEO-E900 Inconel X-750 および Inconel 751 のクリープ線図 EXEO-E900 は 析出強化型ニッケル基合金であり 熱処理品質を管理することが重要となる しかし 複雑かつ長時間を要する熱処理は 生産性の悪化を招く そのため EXEO-E900 では 時間という時効処理条件を推奨している 図 1 5 に E X E O - E の熱処理パターンを示す ただし ワークの大きさに応じて ワーク内部まで均熱される時間を考慮して 熱処理時間の設定を行なわなければならない 750 ガス冷 表 1 EXEO-E900 Inconel X-750 および Inconel 751 のクリープ破断時間 材種破断時間 (h) 伸び (%) 絞り ( % ) Inconel X Inconel EXEO-E h 図 15 EXEO-E900 の熱処理パターン NACHI TECHNICAL REPORT Vol.30B5 6
8 ンタークーラー6. まとめ EXEO-E900 は 900 近傍でも優れた高温強度を有することから エンジン排気系のような高温環境下で使用される自動車部材に適した材料となっている 排気バルブやウェイストゲートバルブ他構成部品などの部位に推奨提案を行なっている 図 16に EXEO-E900 の提案部材例を示す 今後も さらなる技術開発をすすめ 産業発展に貢献する材料開発にとり組んでいく タービンユニット 吸気 排気 ウェイストゲートバルブ ウェイストゲートバルブ ウェイストゲート 排気バルブ エアクリーナーイ排気バルブ 図 16 EXEO-E900 の提案部材例 用語解説 引用文献 1 ウェイストゲート機構ターボチャージャーによる過給エンジンでは 過給圧が設計値を超えるとエンジンブローやタービンブローに陥る ウェイストゲート機構は ターボチャージャーによる過給圧を制御するため エンジン排気側とタービンの間に設置されたバルブを開閉することで 排気ガスの流入量を調整する機構 2 Inconel Inconel は Special Metals Corporation の登録商標です 1)Hansen,J.,R.Ruedy,M.Sato,and K.Lo,2010:Globalsurface temperature change.rev.geophys.,48,rg4004,doi: / 2010RG )IEA CO2 EMISSION FROM COMBUSTION(2012) 3) 日経 Automotive Technology 2013 年 1 月 p.63 4) 日経 Automotive Technology 2015 年 4 月 p.66 5) 自研センターニュース (2012 年 12 月第 447 号 ) 6) 耐熱合金のおはなし田中良平著 p.31,33 より エンジンJanuary / 2016 NACHI TECHNICAL REPORT 発行 2016 年 1 月 20 日 Vol.30B5 株式会社不二越技術開発部富山市不二越本町 Tel Fax
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エコドライブ知識エコドライブ知識 エコドライブチェックからエコドライブの具体的運転方法 平成 24 年 3 月 エコドライブその 1 エコドライブチェックをしましょう 最近 エコドライブ という言葉を聞きませんか? なぜ 今 この言葉が聞かれるようになったのでしょうか? そもそも エコドライブ ってどういうことなのでしょうか? 地球温暖化進行の原因の1つに 自動車利用によるCO2 排出量の増加があります
ビジネスグリッドコンピューティングプロジェクト 事後評価の概要について
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5 11 3 1....1 2. 5...4 (1)...5...6...7...17...22 (2)...70...71...72...77...82 (3)...85...86...87...92...97 (4)...101...102...103...112...117 (5)...121...122...123...125...128 1. 10 Web Web WG 5 4 5 ²
パナソニック技報
Smaller, Lighter and Higher-output Lithium Ion Battery System for Series Hybrid Shinji Ota Jun Asakura Shingo Tode 24 ICECU Electronic Control Unit46 16 We have developed a lithium-ion battery system with
工業材料学
第 7 章アルミニウムおよびチタン 目的 アルミニウムおよびチタンの組織, 特性および熱処理に関する基本的事項を理解するとともに, 各材料の特徴を把握する. 7.1 アルミニウム 7.1.1 アルミニウムの種別 7.1.2 溶体化 時効処理 7.2 チタン 7.2.1 チタンの種別 7.2.2 微視組織と熱処理 7.2.3 チタン産業の現状 演習問題 7.1 アルミニウム (aluminum) 7.1.1
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(4) エコドライブの推進 次世代自動車の普及について このテーマでは 自動車運転免許証を持っている方のみを対象とします 次世代自動車と一般車との購入差額 問 1 電気自動車やハイブリッドカーなどの次世代自動車は 一般ガソリン車に比べ高額ですが 1 年当たり約 9~10 万円の燃料費が節約でき ( ガソリン 160 円 /L 年間約 10,000km 走行した場合 ) CO2 排出量を約半分にすることができます
PowerPoint プレゼンテーション
負荷応力方向 負荷応力方向 クリープひずみ (%) 研究成果 1 平成 29 年度研究成果報告会 Ni 基合金 HR6W のクリープ条件下での損傷シミュレーションと結晶方位解析 Ni 基合金 HR6W 供試材料 (45Ni-2Cr-7W) 平均結晶粒径 : 約 26µm A-USC 候補材としてクリープ強度 クリープ延性 大径厚肉管の製造性や耐熱疲労特性を重視し開発された 緒方隆志 金属組織 1µm
alternating current component and two transient components. Both transient components are direct currents at starting of the motor and are sinusoidal
Inrush Current of Induction Motor on Applying Electric Power by Takao Itoi Abstract The transient currents flow into the windings of the induction motors when electric sources are suddenly applied to the
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Feature Article Imaging of minuscule amounts of chemicals, Scannimg Chemical Microscope --- Increasing analysis information through imaging --- Abstract We have developed a Scanning Chemical Microscope
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* ** 22 31 JIS 20 1 1870 2) 1889 NC Numerical Control JIS 3) 54 4) / ) 1 JIS 5) (mm) EF 0.55 F 0.55 0.75 M 0.75 1.00 B 1.00 55 100 1 ) ) 6) 56 1839 ebony 7) 8) g/ 1.16 1.14 9) / 6 7 6 7 4 6 4 6 80 / /
CAC406C( 旧 BC6C) 丸管 6 p6 外径 内径 肉厚 70 40 長さ 0L 長さ 1,0L 長さ 2,400L 長さ 3,000L (0 +) (+ +40) (+40 +0) (+50 +1) 外径 内径 肉厚 外径公差 内径公差 長さ 0L 長さ 1,0L 長さ 2,400L 長さ 3,000L (0 +) (+ +40) (+40 +0) (+50 +1) 外径公差 内径公差
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富士通セミコンダクタープレスリリース 2009/05/19
[ デバイス ] 2009 年 5 月 19 日富士通マイクロエレクトロニクス株式会社 世界初!125 動作の SiP 向け低消費電力メモリを新発売 ~ メモリの耐熱性向上により 消費電力の大きな高性能デジタル家電に最適 ~ 富士通マイクロエレクトロニクス株式会社 ( 注 1) は DDR SDRAM インターフェースを持つメモリでは世界で初めて動作温度範囲を 125 まで拡張したコンシューマ FCRAM(
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開放形シールド形シール形 ( 非接触 ) 膨張補正形 1. 構造及び特性 転がり軸受のなかで最も多方面に使用されている深溝玉軸受は, 内輪 外輪とも軌道は円弧状の深い溝になっておりラジアル荷重, 両方向のアキシアル荷重, 又はそれらの組み合わせである合成荷重を受けることができ, 高速回転にも適している この形式の軸受には開放形のほかにグリ スを封入した密封形玉軸受 ( 両シ ル又は両シ ルド軸受 )
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Ti, Al 合金製航空機部品のホットスタンピング 横浜国立大学前野智美 大型旅客機 CFRP+ アルミニウム合金チタン合金継手 リージョナルジェットアルミニウム合金 7 系,2 系,6 系熱処理型アルミニウム合金 ジェットエンジンチタン合金 航空機輸送推移とジェット旅客機需要予測 一般財団法人日本航空機開発協会 : 民間航空機に関する市場予測 218-237 より 輸送需要拡大退役機体 航空機需要
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An Experimental Study on the Shear Strength of Anchor Bolts Embedded in Concrete (Relations Between Shear Strength and Distance Mainly on Base Concrete) Hisao KAWANO Toshiaki TACHIBANA Kanshi MASUDA ABSTRACT
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No.001 CO 2 CO 2 LASER OPTICS For CO Laser 2 Processing 01 住友電工はCO2レーザ加工機の発振器系から伝送系 集光系まですべての光学部品をご提供します Sumitomo Electric provides all optical components including resonator optics, beam delivery optics
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NEW Stub/Regular AQRVDS AQRVDR NEW Stub/Regular AQRVDS AQRVDR Material, design, coating are completely all renewed, Dramatically improves all functions required for drilling New Shape New Material ong
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互換 : ISO 16028 及び NFPA T3.20.15 (HTMA) 主アプリケーション 産業機械 冷却システム 鉄鋼産業 FIRG-Q フラットフェースカップリングは弱腐食性環境や腐食性液体 ( 砂糖水 水 グリコールなど ) の移送に向いていますこの製品は炭素鋼で製造されており表面に特殊な窒化処理と酸化処理をおこなっています内部のバルブ部品はステンレス AISI303 で出来ておりシールは液体の種類
名称未設定-3
(Life Cycle Assessment (LCA) for Greenhouse Gas Reduction from infrastructure) (Asphalt Pavement Technology toward Low-carbon Society) (Technology of asphalt pavement contributing to Low Carbon
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