ミリングによるNiTi基合金のナノ結晶化・非晶質化とガラス遷移域での固化成形性

通过铣削和玻璃化转变区域的凝固成形性实现镍钛基合金的纳米晶化/非晶化

基本信息

批准号：
15760511
负责人：
石川和宏
金额：
$ 2.3万
依托单位：
Kitami Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

メカニカルグラインディングによりアモルファス化したTi_<41>Ni_<48>Zr_<11>合金の固化成型条件について検討した。実験の結果、Arガスが透過しない、完全に緻密な成型体を得るには、800℃以上の熱処理が必要なことが分かった。この温度は結晶化温度(約670K)より高いので、アモルファス状態での固化は困難である。Arガスを透過しないような緻密な結晶性成型体に対して水素透過試験を行ったところ、水素の透過が観察された。溶解・凝固法で作製した合金は、全く水素を透過しないので、ミリングによるアモルファス化→結晶化と固化成型のプロセスを経ることで、新たな機能が発現したと言える。この合金の水素透過度は、純Pdのそれより1桁小さく、水素透過合金としては不十分である。次に、以上の知見を基に、高い水素透過度と良好な耐水素脆化性を有するNb-Ti-Ni合金に粉末冶金プロセスを適用した。なお、粉末冶金プロセスは、最終形状に近い形で製品が得られる効率的な方法である。Nb、Ti、Niの純金属粉末を真空中で圧粉し、高温で熱処理したところ、固相反応が進行して鋳造材と同様にTiNi相と(Nb,Ti)相が生成した。熱処理条件を適切に選定すれば、緻密な合金が得られることが明らかとなった。この成型体は水素中で破壊することなく、純Pdの2倍程度の水素透過度を示した。以上より、粉末冶金プロセスにより水素透過合金を作製することが明らかになり、今後、組成や熱処理条件の最適化により更なる特性改善が期待できる。

研究了机械磨削非晶态Ti_<41>Ni_<48>Zr_<11>合金的凝固和成形条件。实验结果发现，为了获得不透过Ar气的完全致密的成型品，需要800℃以上的热处理。由于该温度高于结晶温度（约670K），因此难以以非晶态凝固。当对不允许Ar气体通过的致密结晶成型体进行氢渗透试验时，观察到氢渗透。采用熔融凝固法制造的合金根本不允许氢通过，因此可以说通过铣削将其变成非晶态材料，然后结晶并凝固的过程中开发出了新的功能。该合金的氢渗透率比纯Pd低一个数量级，不足以作为氢渗透合金。接下来，基于上述知识，我们将粉末冶金工艺应用于具有高氢渗透性和良好抗氢脆性的Nb-Ti-Ni合金。请注意，粉末冶金工艺是一种有效的方法，可以获得接近最终形状的产品。当将Nb、Ti和Ni的纯金属粉末在真空中压实并在高温下进行热处理时，与铸造材料类似地进行固相反应并形成TiNi相和(Nb,Ti)相。已经清楚的是，如果适当选择热处理条件，可以获得致密的合金。该成型体在氢气中不会分解，显示出约纯Pd的2倍的氢透过率。由此可见，氢渗透合金可以通过粉末冶金工艺来生产，并且通过优化成分和热处理条件，未来有望进一步提高性能。