粉末焼結法によるイットリウム添加TiAl基金属間化合物の開発

粉末烧结法开发加钇TiAl基金属间化合物

基本信息

批准号：
02F00341
负责人：
馬越佑吉
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

粉末焼結法にて作製したTiAl-Mn-Mo-C合金は、800℃で酸化させると表面にTiO_2およびα-Al_2O_3が形成され、耐酸化性はあまり良好でない。これにイットリウムを添加すると耐酸化性が改善される。特に、0.6at%Y添加の場合は(Y, Al)0タイプの複合酸化物層中のα-Al_2O_3の量が増加し、これが耐酸化性改善をもたらすことが明らかとなった。さらにAl-richγ-TiAlの耐酸化性に及ぼすイットリウム添加効果を調べた。900℃で酸化させた場合、0.1~0.3at%Y添加はTiO_2皮膜形成を抑制し、Al_2O_3酸化保護皮膜形成を促進し、耐酸化性を著しく向上させた。一方、0.6~1.0at%Yを添加すると、Y無添加に比べれば耐酸化性は改善されるが、非保護性のAl_2O_3+TiO_2複合酸化皮膜形成を促し、熱サイクルの際の表面剥離が助長され、耐酸化性は劣化する。0.3at%Y添加は下地金属の上のY-rich層と最外表面部分に連続なAl_2O_3皮膜の形成を助長し、熱サイクルにおいても酸化皮膜の剥離が抑制され、耐酸化性が著しく改善される。耐酸化性に対するY添加効果を明らかにするため、800℃で165時間酸化させた試料の表面酸化層の組織観察を行った。Y無添加の場合は、表面はI(Ti-rich層)、II(Al_2O_3+TiO_2層)、III(TiO_2層)の3層から構成され、酸化保護皮膜として機能しないとともに熱サイクル時において下地金属よりの剥離が助長され、耐酸化性は劣化する。一方、Y添加した試料では、下地金属の上にI(Y-rich層)、II(Al2O3+TiO2層)、III(Al_2O_3層)、IV(TiO_2層)の4層が形成される。このAl_2O_3層が強く保護皮膜として作用し、酸化の進行を抑制する。また、4層間の密着性が大きくまた、熱膨張係数の違いも小さいため、熱サイクルの際の表面剥離が抑制され、耐酸化性改善に繋がる。

粉末烧结法生产的TiAl-Mn-Mo-C合金在800℃氧化时，表面形成TiO_2和α-Al_2O_3，其抗氧化性能不是很好。向其中添加钇可提高抗氧化性。特别是可知，当添加0.6at％的Y时，(Y，Al)0型复合氧化物层中的α-Al_2O_3的量增加，耐氧化性提高。此外，还研究了钇的添加对富铝γ-TiAl抗氧化性能的影响。当在900℃氧化时，添加0.1～0.3at％Y抑制了TiO_2膜的形成，促进了Al_2O_3氧化保护膜的形成，显着提高了抗氧化性。另一方面，添加0.6～1.0at％的Y与不添加Y相比，提高了耐氧化性，但促进了非保护性的Al_2O_3+TiO_2复合氧化膜的形成，并促进了热循环时的表面剥离，导致耐氧化性劣化。添加0.3at％的Y促进在母材和最外表面的富Y层上形成连续的Al_2O_3膜，即使在热循环期间也抑制氧化膜的剥离，并显着提高Ru的抗氧化性。为了阐明Y添加对抗氧化性的影响，我们观察了800℃氧化165小时的样品表面氧化层的结构。不添加Y时，表面由三层组成：I（富Ti层）、II（Al_2O_3+TiO_2层）、III（TiO_2层），不起氧化保护膜作用，保护底层这会促进金属在热循环过程中剥落并降低抗氧化性。另一方面，在添加 Y 的样品中，在母材上形成了 I（富 Y 层）、II（Al2O3+TiO2 层）、III（Al_2O_3 层）和 IV（TiO_2 层）四层。。该Al_2O_3层充当坚固的保护膜并抑制氧化的进展。此外，由于四层之间的粘附力高且热膨胀系数差异小，因此抑制了热循环期间的表面剥离，从而提高了抗氧化性。