自己燃焼と焼結によるTiAl金属間化合物の生成と最終形状機械部品の製作

1991 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02650098
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 黒木 英憲 広島大学, 工学部, 教授 (80037853)
• Keywords: 自己燃焼 / 燃焼合成 / 金属間化合物 / チタン / アルミニウム / 粉末 / 寸法変化率

Research Abstract

水素化チタン粉(-325mesh)と噴霧アルミニウム粉(5〜20μm)両金属元素が等モル比になるように混合し、10mm立方の圧粉体を圧力800MPaで成形した。
1.発熱ピ-ク後に接径数+μmの大気孔と直径数μmの微小化合物粒子が多数現れる。大気孔はアルミニウムが流出した跡に生じ、微小粒子は溶融アルミニウムがチタン粒子を濡らして表面に生じる。
2.単軸加圧では軟質のアルミニウム粒子が変形して硬質で変形しない水素化チタン粒子の間を埋め、後者は圧縮方向でよく接近するので、単位長さ当たりの後者同士の接触境界数は直角方向よりも圧縮方向の方が多くなる。この配置が加熱初期に水素化チタンが分解してチタン粒子になっても維持され、アルミニウムがチタン粒子境界に浸透して化合物を生じたり、チタン粒子中に拡散したりして骨格を膨張させる。地方焼結が進めば粒子同士が接近する。この機構で、膨張にせよ収縮にせよ寸法変化は圧粉方向の方が多くなる。1703Kで60min保持した場合、焼結収縮が進み、最終密度は圧粉時の値を若干上回り、寸法変化も圧粉体に比べて若干の収縮とる。
3.寸法変化の異方性は、粗粉同士の組合せに比べて今回の微粉同士の組合せの方が小さい。粒子境界数の方向差の効果が,一般的な微粉未の焼結促進効果が薄められるためである。単軸圧縮の生成形体の冷間等方圧縮することが異方性に及ぼす効果の有無は、その後の発熱反応による膨張が非常に強く現れるため、はっきりしない。
4.高密度化の一法として行った、冷間再圧縮一回目の焼結で得られた試料が極めてもろいため、圧力をかけると砕けてしまい成功しなかった。また連続焼結HIPの前堤として気孔を孤立球状化させる試みは、本実験の最高温度1703Kで達成されなかったので、将来、さらに温度に加熱できる炉を準備して検度試みたい。