1400℃以上での安定使用を可能とする超高温構造材料用シリサイド複相合金の創製

创制可在1400℃以上稳定使用的超高温结构材料硅化物多相合金

基本信息

批准号：
18760529
负责人：
萩原幸司
金额：
$ 2.3万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

昨年度の研究により明らかにした、適切な組織制御により引き出される複相結晶の優れた力学特性を損なうことなく、高温材料として必要不可欠な組織の熱的安定性を向上させる方策として、本年度は微視的観点からの複相組織ラメラ界面の構造制御に取り組んだ。得られた結果は以下のとおりである。1.遷移金属シリサイドの格子定数評価より、通常の擬二元型複相結晶においては、いずれの相の組み合わせにおいても界面ミスフィットの完全消失は不可能であることを実験等により確認した。そこでこれに代わる手法として、第三元素添加によるラメラ界面への偏析を利用した複相界面構造制御の可能性を検討した。この結果、第三元素としてCrを母合金(Mo_<0.15>Nb_<0.85>)Si_2に対し1%添加するだけで、界面の熱的安定性は飛躍的に向上することを見出した。具体的に、無添加材では1400℃・1週間の焼鈍において、組織の粗大化、平滑なラメラ界面の崩壊が生じ始めるのに対し、Cr添加材においては、同温度にて2週間の焼鈍においてもラメラ組織が安定に維持されることを実証した。2.走査型透過電子顕微鏡(STEM)を用いた原子レベル組成分析を行い、この結果、添加されたCr原子がC11_b/C40界面上の幅約数nmの領域に局所的に偏析していることの直接観察に成功した。この界面でのCr偏析濃度は、母相中に対し約5倍もの高い値を示した。一方、C11_b/C11_b同相界面上ではCrの偏析は確認されなかった。3.TEMを用いたモアレフリンジ解析により、ラメラ界面上での局所ミスフィットひずみは、Cr添加材中では無添加材に比べ約20%も低減していることが確認された。以上のように、複相ラメラ界面の熱的安定性向上には、適切な第三元素の添加による局所ミスフィットの低減が極めて有効な手法となることを明らかにし、本研究により、シリサイド複相材実用化に向け必要不可欠な、広室温力学特性、熱的安定性といった合金特性の改善策に対する、非常に有益な指針を示すことができた。

今年，我们从微观的角度致力于对多相层状界面的结构控制，作为提高组织的热稳定性的措施，这对于高温材料至关重要，这对于不损害了由适当的组织控制而导致的多相晶体的出色机械性能，如上一年所揭示的那样。获得的结果如下。 1。通过对过渡金属硅化晶格常数的评估，通过实验和其他证据证实，在普通的伪双偶多相晶体中，在任何相结合中都不可能完全消失界面失误的完全消失。因此，作为另一种方法，我们通过添加第三个元素来研究使用层状界面上的隔离来控制多个相接口的结构的可能性。结果，发现将Cr作为父合金的第三个元素（MO_ <0.15> NB_ <0.85>）SI_2显着提高了界面的热稳定性。具体而言，已经证明，当在1400°C下无添加剂退火一周时，结构变形和层状界面的平稳塌陷开始发生，而当没有添加剂的退火时，即使在没有添加剂的情况下退火时，即使在相同的温度下进行了两周的退火时，层状结构也会保持稳定。 2。使用扫描透射电子显微镜（STEM）进行原子水平的组成分析，结果，我们成功地观察到在C11_B/C40界面上宽约几nm的区域中局部分离了添加的Cr原子。该界面处的Cr分离浓度比矩阵中的Cr分离浓度高约五倍。另一方面，在C11_B/C11_B公共相接口上没有确认CR的分离。 3。使用TEM的Moirle条纹分析证实，与CR添加剂中的无添加剂材料相比，层状界面上的局部失误菌株降低了约20％。如上所述，已经揭示出，通过添加适当的第三元素来减少局部失误是改善多相层状界面的热稳定性的一种极为有效的方法，这项研究为改善合金特性（如广泛的室温机械性能和热稳定性）提供了极为有用的指南，这对于在硅胶材料中的实践使用至关重要。