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。

为了将金属间化合物TiAl作为高温结构材料投入实际应用，人们正在积极进行通过结构控制来改善机械性能的研究。已经表明，在金属间化合物TiAl的情况下蠕变特性更好。然而，目前尚不清楚这种结构控制如何影响抗氧化性，这是TiAl的缺点之一。本研究采用接近化学计量组成的TiAl，通过加工和热处理改变γ单相的晶粒尺寸，通过热处理将组织转变为γ单相和包含片晶的两相。，我们研究了组织控制对抗氧化性的影响。考虑到样品制备过程中表面形成的处理层掩盖了结构的影响，因此使用电解抛光样品。另外，氧化试验的温度以750℃为中心，假定为TiAl的工作温度，通过重复的氧化试验来评价氧化程度。其结果是，即使单相γ样品的晶粒尺寸不同，或者即使组织中的片层分数不同(如γ/γ+α_2)，在晶界较多的样品中，氧化增重也较小。塔。然而，取决于结构的差异非常小，并且结构的效果小于元素添加的效果。对氧化后样品表面的观察表明，晶界上金红石的生长受到抑制。 TiAl氧化过程中氧化铝不能形成连续的外部氧化膜的原因之一被认为是Al在合金中的扩散系数小，没有足够的Al从合金内部供应到表面。一般来说，在低温下，晶界处的扩散系数大于体积扩散系数。因此，认为在750℃左右的温度下，Al在晶界处的扩散得到促进，氧化铝的生成量增加，晶界越多，氧化引起的增重越小。。这与氧化表面的观察结果一致，即晶界上金红石的形成受到抑制，反而促进了氧化铝的形成。