E2_1型金属間化合物Co_3AlCを析出相としたCo基耐熱合金の合金設計

以E2_1型金属间化合物Co_3AlC为析出相的钴基耐热合金的合金设计

• 批准号: 05223217
• 负责人: 三島 良直
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 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: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-05223217/
• 关键词: Co基耐熱合金; E2_1型金属間化合物; Co_3AlC; Co-Al-C三元状態図; 高温変形強度; 室温延性

本研究の目的は、現在のNi基実用耐熱合金におけるLl_2型金属間化合物Ni_3Al析出相に対応する析出相をCo基耐熱合金に導入することで、より優れた耐熱性を付与することである。高融点の析出相として主にCo基合金に導入を図ったのは、E2_1型金属間化合物Co_3AlCで、Ni基耐熱合金の析出強化相Ni_3Alの結晶構造であるLl_2型規則構造に炭素(C)が侵入した形態を有している。Co-Al-C系の状態図は不確定であったため、まずCo近傍のCo-Al-C三元状態図を確定することに努めた。Ar雰囲気中で非消耗型アーク溶解装置によって種々の合金を溶製し、X線、示差熱分析、光学顕微鏡等による組織観察などを行い、既存の状態図に修正を施した。修正した状態図に基づいていくつかの合金を選定し、その高温変形強度を測定した。また、隣接相であるB2型金属間化合物CoAlも同時に導入を試み、Co-Co_3AlC2相及びCo-Co_3AlC-CoAl3相合金の比較も行った。その結果、B2型金属間化合物CoAlを含むものは、必然的にAl量も多く、耐酸化性、比重などの点で有利と考えられるが、高温における強度の点では2相合金の方が有望であることが判明した。修正した状態図から、Co合金中のCo_3AlC量はNi基超合金中におけるNi_3Alほど多くすることは困難であると考えられるが、わずかな量のCo_3AlCをCoに導入することで、Ni基超合金に比肩する高温強度を得ることができる可能性が示された。さらに、いくつかの合金については室温大気中で圧延を試みた。その結果、いくつかの組成で、10%以上の圧延が可能であった。

本研究的目的是通过在Co基耐热合金中引入与目前Ni基实用耐热合金中的Ll_2型Ni_3Al析出相相对应的析出相，赋予Co基耐热合金优异的耐热性能。合金。 E2_1型金属间化合物Co_3AlC主要作为高熔点析出相引入到Co基合金中，并在Ll_2型有序结构中添加碳（C），这是析出强化相的晶体结构Ni_3Al为镍基耐热合金，具有侵入形式。由于Co-Al-C体系的相图不确定，我们首先尝试确定Co附近的Co-Al-C三元相图。使用非自耗电弧熔化装置在 Ar 气氛中熔化各种合金，并通过使用 X 射线、差热分析和光学显微镜进行微观结构观察来修改现有的相图。根据修改后的相图选择了几种合金，并测量了它们的高温变形强度。同时我们还尝试引入了相邻相B2型金属间化合物CoAl，并对Co-Co_3AlC2相和Co-Co_3AlC-CoAl三相合金进行了比较。因此，那些含有B2型金属间化合物CoAl的合金自然具有大量的Al，并且被认为在抗氧化性和比重方面是有利的，但是在高强度方面两相合金更有前途。事实证明是。从修改后的相图来看，认为Co合金中Co_3AlC的含量很难像Ni基高温合金中Ni_3Al那样增加，但通过在Co中引入少量Co_3AlC，可以增加Co_3AlC的含量。 Co_3AlC在Co合金中的应用表明可以获得与Co合金相当的高温强度。此外，我们尝试在室温下在大气中轧制一些合金。结果，对于某些成分，10%或更多的轧制是可能的。