インパルス電子照射による超高温力学特性評価試験機の試作

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07555502
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 馬越 佑吉 大阪大学, 工学部, 教授 (00029216)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中野 貴由 大阪大学, 工学部, 助手 (30243182) ; 柴柳 敏哉 大阪大学, 工学部, 助手 (10187411)
• Keywords: 電子線照射 / 力学特性 / 超高温 / 強度 / 金属間化合物 / 変形能 / 破壊 / シリサイド

Research Abstract

超高温耐熱材料開発に際し、1500〜2000℃の超高温、極限環境下での材料特性評価のための試験機を開発した。インパルス電子照射チャンバーの製作ならびに電子ボンバーメント超高温加熱電源装置の設計、製作に続き、本装置の性能、安定性の調査、変位、温度制御、検出システムの確立と本装置を使用しての力学特性評価を行った。インパルス・コンデンサーによる定電流、高速充電による電子照射を試み、高密度の熱電子照射により2000℃までの加熱が可能となり、またその加熱速度は500℃/分の高速であった。1500〜2000℃の温度領域の温度制御精度は試料形状ならびに試料端と接する材質に依存するが、熱伝導性の悪いセラミックス治具を用いた場合±2℃の高精度を得ることができた。温度計測は二色発光温度計、熱電対によって行ったが、1000〜1600℃はPt/Pt-Rh1600〜2000℃はW/W-Re熱電対による計測が最も適していた。また、到達真空度は材料試験時において5×10^<-6>torrを維持することができた。材料試験時の変位測定は差動トランスを利用しての動歪計、レーザー光による計測を試みたが、超高温においてはレーザー光による計測が最も適していた。材料試験時の試料の温度包配は試料材質に強く依存し、導電性の良好な金属試料については2℃/cmと極めて良好な均一温度帯が得られた。セラミック試料は通常では加熱困難であるが、試料表面を円筒状タンタルで覆うことで2000℃までの加熱が可能となった。試料と圧縮治具間の反応性を調べた結果、TiAlについてはアルミナ単結晶が、また高融点シリサイドに関してはSiCが良好であった。この試験機を用い、TiAlならびに高融点金属シリサイドの圧縮試験ならびに曲げ試験を行い、強度ならびに変形能の温度依存性を評価し良好な結果を得た。

Research Products

• [Publications] T.Nakano: "Effect of order-disorder transition on plastic anomaly of Ti_3Al singles deformed by prism slipe" Intermetallics. 4・7. 571-579 (1996)
• [Publications] T.Nakano: "Effect of chemical ordering on the deformation mode of Al-rich TiAl single crystals." Phil.Mag.A. 74・1. 251-268 (1996)
• [Publications] T.Shibayanagi: "Grain rotation of Ni_3Al" Scripta Mater.34・9. 111-120 (1996)
• [Publications] Y.Umakoshi: "High temperature deformation of eutectic CoSi/CoSi_2 alloysss grown by a floating zone method" Mechanical Properties and Phase Transformations of Malti-Phaso Intermetallic Alloys. 171-179 (1995)