水素中ミリングを利用いたHDDRによるTi化合物の組織・構造制御と新機能の発現

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07455261
• Research Category: Grant-in-Aid for General Scientific Research (B)
• Research Institution: Kitami Institute of Technology
• Principal Investigator: 青木 清 北見工業大学, 工学部, 教授 (70124542)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 伊藤 英信 北見工業大学, 工学部, 助教授 (90113703)
• Keywords: 水素 / ミリング / 金属間化合物 / 微細組織 / ナノ結晶 / 圧縮変形 / 機械的性質 / 非平衡

Research Abstract

最近、組織の微細化法としてHDDR (Hydrogenation-Disproportionation-Dehydrogenation-Realloying)法が注目を集めている。この方法は、先ず水素吸蔵により金属間化合物AB_Xを、水素化物(AH)と金属(B_X)に分解させ(HD過程)る。次いで、この混合粉末の昇温により水素化物AHが分解して生じるAがB_Xと再合金化(DR過程)し、ナノ結晶AB_Xが得られる、新しい原理に基づいている。軽量耐熱化合物として期待されているTiAlは水素化によってTiH_2と残相に分解しないので、この方法の適用は不可能である。そこで、水素雰囲気中でTiAlをミリングして、TiH_2と残相に強制的に分解させた。その後、昇温により、DRが起こり、ナノ結晶TiAl粉末が得られることが明らかになった。再合金化と同時に、空気に触れさせることなくホットプレスすれば、低い温度で焼結が可能となり、機械的性質の優れたナノ結晶TiAlバルクが得られると期待される。そこで、TiAlの水素中ミリング、および真空ホットプレスを行った。水素中でミリングしたTiAl粉末を873Kにおいて、1.5GPaの応力を900s間負荷し、応力を除去してから630ks間、この温度に保持すると、ほぼ真密度のナノ結晶TiAlバルクが得られることが明らかになった。従来より約300K低い温度でバルク化した。しかし、作製したままでは、残留水素の影響により延性を示さなかった。1100Kで1時間、真空熱処理するとナノ組織を保持したまで、圧縮変形が可能となった。

Research Products

• [Publications] K.Aoki: "Preparation of Nanocrystalline TiAl Powders by Ball Milling in a Hydrogen Atmosphere and Deydrogenation" Intern.Symp.on Metastable,Mechanical Alloyed and Nanocrystalline Materials,Quebec,July 24-28. (in press). (1995)
• [Publications] K.Aoki: "Preparation of Manocrvstalline Bulk TiAl by a Combination of HDDR and Hot Pressing" Intermetallics. (in press). (1996)