金属間化合物の耐環境性

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04239107
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 柴田 俊夫 大阪大学, 工学部, 教授 (90001205)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高杉 隆幸 東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (20108567)
• Keywords: 金属間化合物 / TiAl / Ni_3Al / 高温酸化 / 予備酸化 / 単結晶 / 水素脆化

Research Abstract

構造材料としての金属間化合物の研究開発の進展にともなって、延性ならびに靭性に優れた金属間化合物が見出されてきているが、実用化に当っては同時に耐環境性が必要とされる。環境との相互作用で重要なのは高温酸化、および環境から材料中に取込まれる水素および酸素による脆化現象が重要である。もっとも実用化が近いTiAlにおいては、Al量の多い組成にもかかわらず高温度では保護性に優れたAl_2O_3スケールが生成せず耐酸化性が十分ではない。耐酸化性を向上させるためには、セラミック被膜などの保護被膜でコーティングする方法、第3元素の添加によって保護性に優れたAl_2O_3を生成させる方法、予備処理によって予め表面に保護性に優れたAl_2O_3スケールを生成させる方法などがある。本研究では上記の方法のすべてについて平行して研究を行っているが、本年度において、Cr_2O_3-Crパックによる予備酸化処理によってTiAlの耐酸化性が大きく向上することを見出した。一方室温近傍においては金属間化合物に水素脆化が生じるが、この現象については従来多結晶について検討が加えられ、微視機構や抑止策が明らかにされてきたが、最近結晶粒界での脆化に加えて単結晶においても著しい水素脆化が生じることが見出され注目されている。本年度においては、L1_2型金属間化合物Ni_3(Al,Ti)とNi_3(Si,Ti)ならびに微量のBを加えた合金単結晶を作成し、種々の環境(真空、酸素ガス、大気、蒸留水、水素ガス等)での破壊様式に及ぼす変形速度、温度、方位、組成、Bの効果について研究した。その結果上記環境の順序で脆化が大きくなり、単結晶でも水素脆化が生じることが確認された。水素ガス中や変形速度の低い場合にリバー模様の破面が、真空あるいは高速変形ではディンプル模様の破面が観測された。またB添加は多結晶の場合と異なり、水素脆化を抑制しなかった。

Research Products

• [Publications] S.Taniguchi,T.Shibata,and S.Sakon: "Improvement in Oxidation Resistance of TiAl by Preoxidation at 1200K in a Pack Mixture of Cr_2O_3 and Cr Powders." Zairyo-to-Kangyo. 41. 453-460 (1992)
• [Publications] 谷口 滋次,柴田 俊夫,中村 京太郎,柳 襄杯,鄭 志宏,黄 巍,世 昌: "IBED法によるSi_3N_4被膜の高温保護性" 材料と環境. 41. 101-106 (1992)
• [Publications] 加藤 直樹,谷口 滋次,柴田 俊夫: "ゾル-ゲル法によるSiO_2被膜の保護性に及ぼす溶液の粘度の影響" 材料と環境. 41. 535-541 (1992)
• [Publications] T.Takasugi,S.Hanada and M.Yoshida: "Environmental Embrittlement of γ Titanium Aluminide" J.of Materials Research. 7. 2739-2746 (1992)
• [Publications] 高杉 隆幸: "金属間化合物の耐環境性" 金属. 62. 46-53 (1992)