自己燃焼と焼結によるTiA1金属間化合物の生成と最終形状機械部品の製作

1992 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: チタニウムアルミナイド / 自己燃焼 / 燃焼合成 / 液相焼結

Research Abstract

自己燃焼法で金属間化合物を成分元素粉か合成する際は、反応による急激な発熱で試料温度が急上昇し、熱分析曲線に発熱ピークが現れる。前年度までの実験で作製し密度や寸法の測定に供した各種試料について、組織の観察を行った。
Ti粗粉とA1粗粉の組合せの試料で反応温度域を20K/minで加熱した場合は、発熱ピーク前は白いTi粒子の間にA1が黒く見え、気孔はあまり見られず、またどこが化合物かは特定できなかった。他方、発熱ピーク後では、Ti粒子の周囲に合成反応によって数μmの化合物粒子が多数生じ、その粒子間に小さな空隙ができていた。1703K-60minの保持後には大きな気孔は残るものの、小さな気孔が減少し、均質化が進んでいるように見えた。加熱速度を5K/minにした場合は、発熱ピーク前にすでにTi粒子の表面で化合が始まっているのがわかったが、発熱ピーク後及び1703K-60min保持では高速加熱の場合との違いは見られなかった。
Ti微粉とA1微粉の組合せでは高速加熱に比べて低速加熱の場合に、発熱ピークの前後ともにTi粒子間に、より明確に合金相が見られ、加熱速度によって合金化に差があることがわかった。そして、合成反応後には、はっきりとした微細粒子がほとんど見られなかった。それに伴って断面に占める気孔の割合も低くなっていた。1703K-60min保持後には両加熱速度ともほぼ同様にTiA1が第一相となり、気孔は丸くなって数も減少していた。両成分の一方を粗粉として他方を微粉とする組合せの試料では、上記の二つの組合せの場合の中間的な組織が見られた。
従って、微粉同士の組合せで最も均質化が速く、この場合に寸法変化が小さく密度が高いことと考え合わせれば、この組合せが機械部品原料として最適と考えられる。