金属間化合物TiAlの耐酸化性に及ぼす組織制御の影響

微观组织控制对金属间化合物TiAl抗氧化性能的影响

基本信息

批准号：
06215216
负责人：
吉原美知子
金额：
$ 1.6万
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：
1994
资助国家：
日本
起止时间：
1994 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-06215216/
关键词：
金属間化合物 TiAl 高温酸化組織制御繰返し酸化結晶粒径ラメラ分率

项目摘要

金属間化合物TiAlを高温構造用材料として実用化するため、組織制御による機械的性質改善の研究が盛んに行なわれており、微細な等軸粒組織の方が延性は得られるが、ラメラ組織の方がクリープ特性は良好であることなどが明らかにされてきた。しかし、このような組織制御がTiAlの欠点のひとつである耐酸化性に対してどのような影響を及ぼすかは未だ明らかではない。本研究ではほぼ化学量論組成のTiAlを用い、加工および熱処理によってγ単相の結晶粒径を変化させた場合および熱処理によってγ単相とラメラを含む2相とに組織を変化させた場合について、組織制御が耐酸化性に及ぼす影響を調べた。試料調整の際に表面に生じた加工層が組織の影響を不明瞭にすることを考慮し、電解研磨を施した試料を用いた。また、酸化試験の温度はTiAlの使用温度として想定されている750℃を中心とし、繰り返し酸化試験によって酸化の程度を評価した。その結果、γ単相試料で結晶粒径が異なる場合でも、またγ/γ+α_2のように組織中のラメラ分率が異なる場合でも、結晶粒界を多数含む試料の方が酸化増量は小さかった。しかし、組織による差はかなり小さく組織の影響は元素添加の影響などと比べると小さい。酸化後の試料の表面観察では粒界上でルチルの成長が抑制されているのが認められた。TiAlの酸化の際にアルミナが連続した外部酸化皮膜とならないのは合金中のAlの拡散係数が小さく、十分なAlが合金内部から表面へと供給されないことが一因と考えられる。一般に低温では結晶粒界での拡散係数は体積拡散係数よりも大きい。このため、750℃程度の温度では結晶粒界でAlの拡散が促進され、アルミナの生成量が多くなり、粒界を多く含む方が酸化増量が小さくなったと考えられる。これは粒界上でルチルの生成が抑制されており、むしろアルミナの生成が促進されていたという酸化表面の観察結果と一致する。

为了实际上将金属间化合物TIAL用作高温结构材料，已经进行了研究以通过组织控制来积极地改善机械性能，并且已经发现优质的等上晶谷物结构提供了更好的延展性，而层状结构具有更好的蠕变性能。但是，仍然不清楚这种组织控制如何影响氧化耐药性，这是TIAL的缺点之一。在这项研究中，我们将TIAL用于几乎具有化学计量组成，并研究了当单个伽马相的晶粒大小通过加工和热处理改变时，以及通过加热和热处理改变结构为单个伽马相和两个含有层状的相位时，组织控制对氧化耐药性的影响。考虑到样品制备过程中在表面上产生的加工层掩盖了结构的影响，因此使用了电抛光样品。此外，将氧化试验的温度集中在750°C（假定为TIAL的温度）下，并通过重复的氧化试验评估氧化程度。结果，即使γ单相样品的晶粒大小也有所不同，即使组织中的层状分数有所不同，例如γ/γ+α_2，氧化的增加在包含许多晶界的样品中较小。但是，组织之间的差异很小，与元素添加的效果相比，组织的效果很小。氧化后样品的表面观察表明，金红石生长在晶界受到抑制。据认为，氧化铝在TIAL的氧化后不成为连续的外氧化物膜的原因是，Al在合金中的扩散系数很小，并且没有从合金内部到表面提供足够的Al。通常，在低温下，晶界处的扩散系数大于体积扩散系数。因此，在约750°C的温度下，在晶界促进了Al的扩散，从而导致氧化铝的产生量越高，并且人们认为晶粒范围越多，氧化量的增加量就越大。这与观察氧化表面的观察一致，这表明金红石的形成在晶界被抑制，并促进了氧化铝。