第3周期遷移金属-アルミニウム-炭素系上のL1_2-E2_1相の相安定性と機械的性質

第三周期过渡金属-铝-碳体系L1_2-E2_1相的相稳定性及力学性能

• 批准号: 09750770
• 负责人: 細田 秀樹
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09750770/
• 关键词: L1_2相; E2_1相; 相安定性; 機械的性質; メカニカルアロイング; 加工硬化; Brewer型状態図; 格子定数; 化学量論組成; 結晶構造

第3周期遷移金属Mの組成を周期律表に沿って変化させたM:(Ti,Cr-Cu)-Al-C系におけるL1_2-E2_1相の相安定性と機械的性質を明らかにすることを目的とした.E2_1相の化学量論組成であるM:Al:C=3:1:1の合金はメカニカルアロイング(MA)後にホットプレスによる焼結により安定に得られ,これを用い実験を行った。相安定性として,以下を明らかとした.(1)L1_2-E2_1固溶体は遷移金属の組成でCr:Mn=1:2からCu:Ni=1:2まで連続的に存在する.ただし,(Fe,Co)-Al-C系ではB2(bcc)相の相安定性が高く,高温ではE2_1相は分解しやすくなる.(2)格子定数は合金組成変化と線形関係にあるが,詳細には遷移金属原子寸法と侵入型原子濃度に依存する.(3)遷移金属元素の電子数が少ないほどE2_1相中の飽和炭素濃度は高い.(4)これらの結果を基に,多元系Brewer型状態図であるPillar Diagram上にE2_1-L1_2相存在領域を記述した.E2_1相を含む合金の機械的性質は関して,以下を明らかとした.(1)降伏応力は室温では数GPaと高くかつそれが700℃程度まで保たれる.(2)400-800℃程度で強度の逆温度依存性が見られ,特にそれは加工硬化で顕著である.(3)室温でも多少の塑性変形能を有する.(4)高温では流動応力にひずみ速度依存性を有する.結晶構造の類似性から,E2_1合金の強度の逆温度依存性はL1_2のそれと類似する機構によるものと考えられる.これらより,E2_1M_3AlC基合金は構造用材料として有望であると結論できた.侵入型元素によるL1_2類似構造(E2_1)安定化と置換型添加元素によるL1_2安定化と比較するため,L1_2Al_3Tiと連続固溶体を形成すると思われるL1_2Zn_3TiをMAにより作製し,相安定性と機械的性質を調べた.

阐明第三周期过渡金属M的成分沿元素周期表变化的M:(Ti,Cr-Cu)-Al-C系中L1_2-E2_1相的相稳定性和力学性能。通过机械合金化（MA）和热压烧结，稳定地获得了化学计量组成为M:Al:C=3:1:1的E2_1相，并将其用于实验。对于相稳定性，我们阐明了以下几点： (1) 从Cr:Mn=1:2到Cu:Ni=1:2，L1_2-E2_1固溶体连续存在于过渡金属成分中。然而，(Fe ,In Co)-Al-C体系中，B2(bcc)相具有较高的相稳定性，E2_1相在高温下容易分解。 （2）晶格常数与合金成分的变化呈线性关系，但具体取决于过渡金属原子尺寸和间隙原子浓度（3）过渡金属元素的电子数越小，（ 4) 基于这些结果，多组分 Brewer 型相图 Pillar图中描述了E2_1-L1_2相的存在区域，对于含有E2_1相的合金的机械性能，明确了以下几点： (1)屈服应力在室温下高达数GPa，大约为数GPa。保持700℃直至( 2) 在 400-800°C 附近观察到强度的逆温度依赖性，这在加工硬化过程中尤其明显。 (3) 即使在室温下也具有一定的塑性变形能力。 (4) 在高温下，流动应力较小。由于晶体结构的相似性。 ,E2_1 合金强度的逆温度依赖性被认为是由于与 L1_2 类似的机制造成的。由此可以得出结论,E2_1M_3AlC 基合金作为结构材料很有前景。L1_2 的相似性是由于间隙元素为了比较替代添加元素的结构(E2_1)稳定化和L1_2稳定化，通过MA制备了被认为与L1_2Al_3Ti形成连续固溶体的L1_2Zn_3Ti，并研究了其相稳定性和力学性能。

项目成果

K.Suzuki: "Mechanical Properties of E2_1(Me,Fe)_3A1C-Base Alloys" High-Temperature Ordered Intermetallics Alloys VIII,Materials Research Society Symposia Proceedings. (in press). (1999)

K.Suzuki：“E2_1(Me,Fe)_3A1C基合金的机械性能”高温有序金属间合金VIII，材料研究会研讨会论文集。

H.Hosoda: "Continuous Solid of k-phase in the Third-Period Transition Metals-Aluminum-Carbon Pseudo-Ternary Systems" High-Temperature Ordered Intermetallics Alloys VIIIMaterials Research Society Symposia Proceedings. (in press). (1999)

H.Hosoda：“第三周期过渡金属-铝-碳伪三元体系中 k 相的连续固体”高温有序金属间合金 VIII 材料研究会研讨会论文集。

H.Hosoda: "Mechanical Properties of L1_2 Type Zn_3Ti-Base Alloys" High-Temperature Ordered Intermetallics Alloys VIII,Materials Research Society Symposia Proceedings. (in press). (1999)

H.Hosoda：“L1_2型Zn_3Ti基合金的机械性能”高温有序金属间合金VIII，材料研究会研讨会论文集。