IMDEA Materials、新しいハイエントロピースーパーアロイを発表

December, 5, 2025, Madrid--IMDEA Materialsは、ジェットエンジンの性能を新たな限界まで押し上げる新しい高エントロピー超合金を発表した。
より高い運転温度に耐えられる新しいコバルト(Co)およびニッケル(Ni)系高エントロピー超合金(CoNi-HESA)は、より強力で燃費の良い航空機エンジンへの一歩となる可能性がある。

新しいCoNi-HESAの開発と製造は、最近Materials & Designに掲載された論文で概述されている:新しいCoNiベースの高エントロピー超合金のレーザー粉末床融合(Laser powder bed fusion of a novel CoNi-based high entropy superalloy.)。

重要なのは、関わった研究者たちがレーザ粉末床融合(LPBF)技術を通じて、この材料の設計を積層造形(AM)に最適化できたことである。これにより、欠陥の少ない部品やより均質な微細構造の部品の製造など、多くの利点がある。

「航空宇宙分野は、エンジン効率を高めるために航空機エンジンの最大運転温度を上げることの重要性を長く認識してきた」と、IMDEA Materialsの上級研究員、論文の著者の一人であるJosé Manuel Torralba教授は話している。

「そのため、卓越した性能を持つ先進的な金属および間金属材料の開発に多大な努力が注がれている。」

航空機のエンジンを高温で運転することで熱効率と推力が向上し、燃費と性能が向上する。

しかし、これには極端な熱やストレスに耐えつつ劣化しない材料が必要になる。窒素系超合金は、その卓越した高温特性により、数十年にわたりジェットエンジン製造の最前線に立ってきた。

一方、コバルト系スーパー合金は優れた耐腐食性と耐酸化性を持っている。

しかし、これらの特性を活用してジェットエンジンの設計・製造に進む能力は、リチウム系エンジンに比べて高温強度が比較的弱いため、制限されている。

2つの超合金ファミリーの卓越した特性を組み合わせることで、研究チームは優れた延性と高温強度の両方を示す新しいCoNi-HESAを作り出すことができた。

この先駆的な研究は、元IMDEA材料研究者のDr. Ahad Mohammadzadehが率いるヨーロッパのマリー・スクロドフスカ・キュリー行動プロジェクトCNSTechから生まれた。

同僚著者には、2024年ユーロPM会議で関連研究により最優秀修士論文を受賞したAlessandro De Nardi (元IMDEA Materials)、イリノイ工科大学のTorralba教授、Dr. Amir Mostafaeiが含まれている。

「LPBFプロセスでレーザ出力とスキャン速度を慎重に組み合わせることで、開発されたCoNi-HESAは亀裂に強い高密度部品の製造に適している」とTorralba教授はコメントしている。

レーザ出力やスキャン速度を制御してプリントされた部品の温度勾配や冷却速度を低減する能力に加え、LPBF技術は粉末床の予熱や層厚の薄さも可能にした。

これにより、増築部品の熱的および機械的特性も向上することが示された

「最終結論として、混合エントロピーに基づく熱力学的予測によるCoNi系超合金の設計が材料特性を大幅に改善できるという仮説が確認されたと言える。」

「これはエネルギー、宇宙、原子力技術などの将来の付加製造応用において非常に有望である。」