先端全属間化合物の電子構造の計算とそれに基づく延性改善のための材料設計

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01550548
• Research Institution: Toyohashi University of Technology
• Principal Investigator: 森永 正彦 豊橋技術科学大学, 工学部, 助教授 (50126950)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 足立 裕彦 兵庫教育大学, 学校教育学部, 教授 (60029105)
• Keywords: 金属間化合物 / 機械的性質 / 電子構造 / 分子軌道法

Research Abstract

近年、超高温用材料として、金属間化合物への期待が高まっている。しかしながら、その常温での低延性は、実用上の大きな障害となっており、その改善が強く望まれている。材料の機械的性質は、これまでは転位論を用いて検討されてきたが、本研究では電子論の立場から、金属間化合物の機械的性質を見直した。
本年度は、代表的な金属間化合物であるTiAlについて、その変形過程の電子状態を分子軌道法(DVーXαクラスタ-法)を用いて計算し、以下の結果を得た。
1.変形過程では原子が互いに変位するため、原子間の結合が消滅したり、生成したりする。TiAlのTiサイトとAlサイトでは、変形中に結合の仕方が大きく変化する。このようなサイト依存性は、原子が規則的に並んだ金属間化合物の特徴の一つであり、合金とは異なる点である。
2.(111)すべり面上で、すべり方向を[110]、[101]、[211]と変えて計算した。すべり面下の原子間の結合力は、変形途中で低下した。化学量論組成のTiAlでは、その低下の割合が小さな[110]の普通転位の方向が、最も変形しやすい方向であることがわかった。一方、逆位相境界や、複雑な積層欠陥が生じる方向への変形は難しかった。
3.Tiリッチな組成のTiAlでは、Ti3dーTi3d結合の大きさが[110]方向の変形途中で増加した。このことが、この組成では変形が比較的容易になる原因であると思われる。一方、Alリッチな組成のTiAlでは、Al3pーTi3d結合が、[101]方向の変形途中で増加した。このため、この組成では[101]超転位が活性化すると思われる。
4.双晶変形についても、その電子状態の変化を調べた。Al原子をCr又はMn原子で置換すると、双晶原子面間の結合が弱まる。その結果、双晶変形が助長され、延性が改善される。

Research Products

• [Publications] 斉藤 淳一、森永 正彦、湯川 夏夫、足立 裕彦: "金属間化合物TiAlの変形過程の電子状態" 日本学術振興会、耐熱金属材料第123委員会研究報告. 31. 195-207 (1990)
• [Publications] 森永 正彦、斉藤 淳一、湯川 夏夫、足立 裕彦: "TiAlの変形過程における電子状態" 日本金属学会会報. 30. 66-71 (1991)
• [Publications] J.Saito,M.Morinaga,N.Yukawa and H.Adachi: "Electronic State of TiAl Compound in the Deformation Process." Proceedings of Sixth JIM International Symposium on Intermetallic Componds.(1991)
• [Publications] J.Saito,M.Morinaga,N.Yukawa and H.Adachi: "Acta metall.mater." Electronic Approach to the Deformation Process in TiAl Compound.,