1991 Fiscal Year Annual Research Report
金属間化合物基複合材料の界面反応制御による高強変化
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03452253
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
花田 修治 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (10005960)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉見 享祐 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (80230803)
斉藤 栄 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (40134035)
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| Keywords | 金属間化合物 / 複合材料 / 接合 / 界面反応 / 界面強度 |
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| Research Abstract |
当初の研究計画に従い、第3元素を添加したNi_3AlとAl_2O_3またはSiCとの接合性について調査した。その結果、Sic/Ni_3Alについては接合挙動に再現性が得られなかった。これはSiCの製造プロセスや微量不純物量、密度などの違いに起因していると推測されるが、市販のSiCを用いる限り、これらの因子を制御できない。一方、Al_2O_3/Ni_3Alについては本来接合性はよくないので、Ni_3Alに第3元素を添加して接合強度の向上を目指した。接合強度に僅かな向上は見られるものの、著しい効果は認められなかった。そこで、SiC、Al_2O_3に代って高強度が期待される強化材としてWおよびTaーWを運び、Ni_3Alとの接合性を調べた。10mm×10mm×5mmのNi_3AlとWまたはTaーWを重ね合せ、900〜1100℃で60分間10MPa負荷することにより接合した。接合後、引張せん断試験により接合強度を測定した。W/Ni_3Alでは接合温度が上昇するにつれて接合強度が上昇し、1100℃で150〜200MPaが得られた。接合後1100℃で100時間焼鈍しても接合強度に変化は見られなかった。SEMによる界面観察では反応相は認められないが、SEMーEDXによりWはNi_3Al中へ、AlはW中へ拡散していることが分った。
TaーW/Ni_3Alでは900℃の接合で150MPaの強度を示したが、接合温度が上昇するにつれ強度は低下した。これは界面での反応相の生成と関係している。900℃では界面で極めて薄い反応相(EDXでは同定できない)の生成とTaーW中へのNiの拡散が確認されたが、1000、1100℃ではNi_2Ta、Ni_3Ta、NiAlの3種類の金属間化合物が生成した。1100℃で焼鈍するとNi_2TaとNiAl相が成長し、Ni_3Ta中には顕著なカ-ケンド-ル・ボイドが形成される。接合強度の低下はこれら金属間化合物の生成とボイド形成に起因することがSEMによる破面観察から確かめられた。種々の第3元素を添加したNi_3AlとW、TaーWとの界面反応を調べることにより、界面反応を抑制する元素を探索するのが次年度の課題である。
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