第3元素を含むTi-Al系金属間化合物の耐酸化性およびその改善

含第三元素Ti-Al金属间化合物的抗氧化性能及改进

基本信息

批准号：
04239213
负责人：
吉原美知子
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Yokohama National University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1992
资助国家：
日本
起止时间：
1992 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

金属間化合物TiAlは軽量高温護造用材料として期待されているが、高温耐酸化性が不十分である。TiAlを実用化する場合、諸性質改善のため第3元素を添加する可能性が高い。本研究の目的は第3元素を含むTiAlの耐酸化性を明らかにし、さらにその改善をはかることである。本年度はまず耐酸化性改善に有効とされているNbあるいはWを含むTiAlについて、これらの元素が耐酸化性にあたえる影響を検討した。試料は化学量論組成のTiAlあるいはAl濃度が50at%のTiAlにNbを最大20at%まで添加した合金、およびWを最大2at%まで添加した合金とした。酸化試験は主に900℃および950℃で行い、静止大気中での繰返し酸化とした。また、低酸素分圧下熱処理による耐酸化性改善効果についても調べた。Nbを含むTiAlの耐酸化性は2元系TiAlより良好であり、10at%程度までは添加量が増すほど酸化流量は小さくなる。さらに添加量が多くなり約15at%を超えるとTiO_2・Nb_2O_5も生成され、酸化増量は比較的大きくなる。NbによりTiAlの耐酸化性が改善される理由は主としてNbがTiO_2の成長を抑制することであるが、Al_2O_3を連続的な外部酸化皮膜とする効果もあると推測される。Nbの添加量が少ない場合には耐酸化性改善の程度は小さいが、これにさらに低酸素分圧下熱処理を施すことによってすぐれた耐酸化性が得られる。この低酸素分圧下熱処理による耐酸化性改善効果は2元系TiAlの場合よりも長時間続き、この結果もNbがAl_2O_3外部酸化皮膜の形成を促進することを示唆する。W添加もNbの場合と類似した結果を示すが、添加量2at%までの範囲では添加量の多いほど耐酸化性改善効果は大きい。W添加量合金に低酸素分圧下熱処理を施した場合も大きな耐酸化性改善効果が得られ、第3元素の添加と低酸素分圧下熱処理を複合させることはTiAlの耐酸化性改善の手法としてきわめて有効と考えられる。

金属间化合物TiAl有望作为高温铠装的轻质材料，但其高温抗氧化性能不足。当TiAl投入实际使用时，很可能会添加第三种元素来改善各种性能。本研究的目的是阐明含有第三元素的TiAl的抗氧化性能并进一步提高其抗氧化性能。今年，我们首先研究了这些元素对含有 Nb 或 W 的 TiAl 的影响，这些元素被认为可有效提高抗氧化性。样品是具有化学计量组成的TiAl、在Al浓度为50at%直至最大20at%的TiAl中添加Nb的合金、以及在Al浓度下添加最多20at%的W的合金。 %。氧化试验主要在900℃和950℃下进行，在静止空气中反复氧化。我们还研究了低氧分压下的热处理对提高抗氧化性的影响。含Nb的TiAl的抗氧化性优于二元TiAl，并且随着添加量增加至10at%左右，氧化流量降低。此外，当添加量增加至大于约15at％时，还生成TiO_2和Nb_2O_5，并且氧化的增加变得相对较大。 Nb之所以提高TiAl的抗氧化性，主要是因为Nb抑制了TiO_2的生长，但推测它也具有在Al_2O_3上形成连续的外部氧化膜的作用。当Nb添加量少时，耐氧化性的提高程度小，但通过在低氧分压下进一步进行热处理，可以获得优异的耐氧化性。该低氧分压热处理的耐氧化性改善效果比二元TiAl的情况持续更长的时间，并且该结果也表明Nb促进了Al_2O_3外部氧化膜的形成。 W的添加显示出与Nb的情况相似的结果，但是在添加量至多2at％的范围内，添加量越大，改善抗氧化性的效果越大。当添加W的合金在低氧分压下进行热处理时，也可以获得大的抗氧化性改善效果，并且将第三元素的添加与低氧分压下的热处理相结合是改善氧化性的方法。 TiAl 的电阻被认为是非常有效的。