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99麻豆原创?カフェ札幌「究极超合金タービンブレードより硬く、より粘り强く~」を开催しました

2018.3.1

2018年2月18日(日)、第99回麻豆原创?カフェ札幌「究极超合金★タービンブレード~より硬く、より粘り强く~」を、紀伊国屋書店札幌本店1Fインナーガーデンにて开催しました。今回の麻豆原创?カフェでは、工学研究院材料科学部門から三浦 誠司さん(マテリアル設計分野 教授)、大野 宗一さん(マテリアル設計分野 准教授)、林 重成さん(エネルギー材料分野 准教授)の3名の研究者にお越しいただきました。

雪の舞う寒い日でしたが、约80名の方が参加。この日は「超合金」がテーマということで、チラシや当日のプログラムも、全体的に特撮やアニメのようなテイストで统一していました。また独自に作成したタイトルコールのジングルを场面転换の际に使用し、さらに雰囲気を盛り立てます。ステージの前には、大きくプリントされた元素周期表を広げ、その上に元素のサンプルの入った小瓶を并べて设置しました。その他タービンブレードの现物や3顿プリンターで再现したジェットエンジンの模型なども横に并べ、実物を手に取りながら解説されました。

プロローグ

まずはプロローグとして、闻き手を担当したスタッフの西尾直树さん(颁辞厂罢贰笔特任助教)から、この日の主旨やゲスト绍介、「そもそも合金とは」など基础的な言叶についてなどの解説がありました。ちなみに西尾さんの赤い衣装は「メイプル超合金」のカズレーザー风とのことです。

第一話 いざ回転!超合金タービンブレード 主役:三浦 誠司

 

トップバッターは叁浦さん。タービンブレードが使われている、飞行机のジェットエンジンと火力発电の発电机。それぞれ、材料である超合金の性能が上がることで、どのような効果があるのか、なぜ超合金の研究が重要なのかを解説していただきました。より高温に耐える超合金タービンブレードが実现できると、颁翱2排出量の削减や耐久性の向上による低炭素社会への寄与、メンテナンス性の改善、燃料费の削减による経済的効果も非常に大きいものになります。

しかし、タービンブレードは高温への强さだけでなく、远心力への强さ、衝撃への强さ、酸化への强さの全てが揃っている必要があり、さらなる性能の向上は一筋縄では行きません。まさに究极の超合金である必要があるのです。

第二話 究極の組み合わせを探索せよ-元素の強さを「溶かす」、材料設計- 主役:三浦 誠司

 

引き続き叁浦さんから、研究の内容について解説をしていただきました。现在ほとんどのタービンブレードは、ニッケルをベースとした超合金を使用しています。ニッケルは耐热性、耐酸化性など様々な侧面での强さを持ち、かつ他の元素を受け入れる许容性に优れているからです。しかしニッケルだけの力ではタービンの过酷な环境は耐えられません。さまざまな特性を持つ元素の「いいとこ取り」をしてより强い金属を生み出すのが合金の研究です。元素と元素を溶かし合わせることで、1+1+1が3以上になる。でも适当な组み合わせではうまくいかない。その最适な组み合わせを考えることが重要になります。

最近では、新たにニオブの可能性を模索する研究プロジェクトをスタートさせています。ニオブは塑性変形(物体に外力を加えて変形させ、その后、外力を取り去っても残る変形)に対する强さがニッケルに比べて25倍もあります。しかしこれまでニオブは耐酸化性など弱点が多く、実用化されてきませんでした。それを林さんのコーティングも含め、さまざまな研究と融合することで克服し、新たな材料の可能性を模索しようと研究を进めています。

第三話 メゾの結晶からのメッセージ- 「固まる」を観測し、計算する- 主役:大野 宗一

 

2人目のゲスト、大野さんの登场です。金属加工の基本は、「溶かして固める」です。叁浦さんのお话は、何をどう溶かすかについての研究でした。大野さんは、溶かした金属がどのように固まっていくのか、に関わる研究です。

金属が溶けて液体になっている金属が、冷えて固まったときにデンドライトという树枝状の结晶ができます。现在のタービンブレードは、そのような一つの结晶を成长させることで作られています。そのデンドライトの成长の法则は、数式で表现し、コンピューターを使ってシミュレーションすることができるのです。そうして再现されたデンドライト成长の映像は、顕微镜では见ることのできない世界の姿を、参加者に伝えてくれました。

第四話 装着!サーマルバリアコーティングシステム -超高温環境からブレードを守る- 主役:林 重成

 

3人目のゲスト、林さんの登场です。叁浦さんが「溶かす」、大野さんが「固める」だとすると、林さんは「守る」です。タービンブレードは、结晶が固まったら完成、ではありません。过酷な环境を长时间耐えて活跃するために、最后の仕上げが必要です。それが「サーマルバリア?コーティングシステム」です。

「サーマルバリア?コーティングシステム」は、金属との接着部の层、遮热を受け持つ外侧の层、そしてその间で环境を遮断する层の3层构造になっています。特に真ん中の层が重要なのですが、厚さはなんと0.003尘尘。林さんの「みなさんの飞行机の安全は、髪の毛の30分の1の薄さ守られているんです」との言叶は、かなりのインパクトがありました。

第五话 次はキミの出番(ターン)だ!(质疑応答) 主役:参加者のみなさま

 

質疑応答では、時間が足りないほどに活発な质问が出ました。もともと飛行機が好きで詳しいからこその、具体的で本質的な质问や、大学と産業界の連携といった広い視点からの质问など、内容も多岐にわたります。3人のゲストが、内容に応じて代わる代わる答えていきました。

エピローグ

最后に3人のゲストから会场の参加者へ、一言づつメッセージをいただきました。今や私たちは、気軽に国内外の各地を行き来でき、安定的に电気を使うことができていますが、その里には、今回绍介されたような、最先端の研究の蓄积があったのです。今回のカフェでは、魅力的な材料の世界の扉が开かれたのではないかと思います。叁浦さん、大野さん、林さん、ありがとうございました。