C11_b構造を有する超高温構造材料の設計:-c/a軸比の制御-

C11_b结构超高温结构材料的设计：-c/a轴比的控制-

基本信息

批准号：
13750655
负责人：
伊藤和博
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

MoSi_2は優れた耐酸化性を有し、超高温構造材料の有力候補の1つである。しかしながら、{013}<331>すべりのCRSSが結晶方位に大きく依存するため、多結晶材が変形能を示さない。MoSi_2基Cll_b合金のc/a軸比の制御の可能性と{013}<331>すべりのc/a軸比による変化を調べたが、MoSi_2基超高温構造材料の設計に新たな提案を見出すことはできなかった。そこで、新たな超高温構造材料の指針として、Mo相とMo_5SiB_2(T_2)相との複相化を検証した。Mo相とT_2相との共晶組織は熱力学的に2100℃まで安定であり、我々はT_2相の高温でのクリープ歪がMoSi_2や先進のセラミックス材より約3桁小さいことを明らかにしている。Mo相とT_2相との共晶組織のみを有する試験片は凝固速度が約5mm/hより遅い時にのみ作製可能であり、共晶組織は短い棒状のMo相が母相T_2相に均一に分散した組織である。得られたT_2/Mo共晶組織の室温靭性値は約11MPa√m、1500℃での降伏応力は約700MPaであり、Nb基の複相材や他のMo-Si-B複相合金と比較して、同等の室温靭性および約2倍の高温強度である。T_2相の耐酸化性はMo相と比較するとはるかに良いがMoSi_2より劣るため、1500でのクリープ試験はAr雰囲気中で行った。更にMo相との複相化は耐酸化性の劣化を招くと予想される。そこで、この共晶合金をSiベースのパック材に埋め込み拡散浸透処理を行い、均一なMoSi_2コーティング層を共晶合金上に形成させることに成功した。そのパック・セメンテーションした共晶合金は1300〜1500℃までの連続酸化試験においてMoSi_2と同等の耐酸化性を示す。1500℃ではMoSi_2コーティング層はBを含むMo_5Si_3コーティング層に相変態する。Bを含むMo_5Si_3はMoSi_2と同等の耐酸化性を示すことが報告されており、事実本研究においてもBを含むMo_5Si_3コーティング層は1500℃において耐酸化コーティング層として機能している。以上、Mo-Si-B系に存在する相を用いて、各相に機械的性質及び耐酸化性改善の役割分担を担わせ、超高温構造材料として必要な特性を有する一つの複相材を作り上げた。

MOSI_2具有极好的氧化耐药性，是超高温结构材料的最有前途的候选者之一。但是，由于{013} <331>滑动的CRS在很大程度上取决于晶体方向，因此多晶材料不具有变形能力。尽管控制基于MOSI_2的CLL_B合金的C/A轴比以及{013} <331>滑移的变化，因此研究了由于C/A轴的比率，但我们尚未发现针对MOSI_2基于MOSI_2的超高温度结构材料设计的新建议。因此，作为新的超高温度结构材料的指南，我们研究了MO相和MO_5SIB_2（T_2）相之间的多个阶段。 MO相和T_2相的共晶结构是热力学的，至2100°C，我们透露，在高温下T_2相的蠕变应变大约比MOSI_2和高级陶瓷材料小的三个数量级。只有在固化速率慢于约5 mm/h时才能制备MO相和T_2相的标本，而Eutectic结构是一种结构，在该结构中，短杆形的MO相位在矩阵T_2相中均匀分散。所获得的T_2/Mo Eutectic结构的室温韧性值约为11MPa√m，而在1500°C处的屈服应力约为700 MPa，与NB基的Mole-Si Base材料和其他MO-SI-B多酶Alloys相比，室温等效的室温韧性和高度的高温强度约为两倍。 T_2相的氧化抗性比MO相的抗性要好得多，但不如MO相的氧化性，因此在AR大气中进行了1500时的蠕变测试。此外，预计具有MO相的多个阶段将导致氧化耐药性恶化。因此，将这种共晶合金嵌入基于SI的包装材料中，并经过扩散和渗透处理，以在共晶合金上形成均匀的MOSI_2涂层层。在1300至1500°C的连续氧化试验中，填充的胶结的共晶合金表现出等同于MOSI_2的氧化抗性。 At 1500° C., the MoSi_2 coating layer undergoes phase transformation into a Mo_5Si_3 coating layer containing B. It has been reported that Mo_5Si_3 containing B exhibits oxidation resistance equivalent to MoSi_2, and in fact, in this study, the Mo_5Si_3 coating layer containing B also functions as an oxidation resistant coating layer at 1500°C. MO-SI-B系统中存在的上述相用于每个阶段改善机械性能和氧化耐药性的作用，而单一的多相材料则具有必要的特性为超高温度结构材料。