希土類元素のバックセメンテーションによる超合金の表面改質と高温酸化

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05650699
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 井上 博文 東北大学, 素材工学研究所, 助教授 (70006039)
• Keywords: 高温酸化 / コーティング / 拡散浸透処理 / 希土類元素 / イットリウム / 耐熱材料

Research Abstract

スケールの耐剥離性や耐高温腐食性を目的とした表面改質として耐熱材料(Ni基超合金およびTi系金属間化合物)を対象に希土類元素(イットリウムY)によるパックセメンテーション(拡散浸透処理)を行い、表面改質の処理条件、耐高温環境性(高温酸化など)を検討した。結果はつぎのとうりである。
1)Y拡散浸透処理条件としては、活性剤濃度、材料の構成成分などの諸因子の拡散層の生成におよぼす影響を検討し、Yの処理条件を明かにした。活性剤としては、塩化アンモニウムより塩化ナトリウムが良好であり、最適な活性剤濃度が存在する。Yコーティング量は塩化ナトリウム濃度に依存し、Yのコーティング量が過度に多い場合、耐剥離性は阻害される。
2)活性剤濃度一定の条件では、温度の増大によりコーティング層の厚さおよびコーティング量は増大する。このことは処理温度を制御することにより拡散層中のY濃度を制御することが可能であることを示している。
3)コーティング層のMorphologyを検討した結果、コーティング最外層にYおよびAlが、コーティング層内部にはCrおよびTiの濃度の高い層が形成される。
4)酸化実験は1473Kで行った。耐剥離性に対しては、Y濃度1%以下の微量濃度で効果的とされているがY濃度の高いコーティング層の生成でも基材内部のボイドの生成が抑制されることを明かにした。