疑似HIP-SHS電極のPREPによるNb-Al金属間化合物製造プロセスの確立

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07555532
• Research Institution: Ritsumeikan University
• Principal Investigator: 飴山 惠 立命館大学, 理工学部, 教授 (10184243)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 熊谷 良平 福田金属箔粉工業(株), 技術本部 ; 磯西 和夫 滋賀大学, 教育学部, 助教授 (50223061)
• Keywords: 金属間化合物 / ニオブアルミナイド / Nb / Al / メカニカルアロイング / PREPプロセス / 擬似HIP / SHS

Research Abstract

高融点材料であるNbのアルミナイドは高温環境下での等方的な強度、耐食性、耐酸化性、耐摩耗性、靭性などに優れ、1800℃程度までの耐熱構造材料として期待されている。しかしながら、Nb-Al金属間化合物は、AlとNbの融点差が大きく溶解による合金化ではAlが蒸発や、不純物の混入などの問題があり、また、Nb_3Alなどは難加工性材料である。
本研究では、真空中で合金化できる擬似HIP/SHS法を用いてPREP消耗電極を作製し、その後、溶解時間が短く、球形で清浄な粉末を得ることのできるPREP法を用いてNb-Al金属間化合物粉末の作製を試みた。特に、3つの異なるプロセスからPREP粉末を作製し、どのプロセスが粉末作製に最適であるのかを検討し、以下の結果を得た。
(1)電極の作製。
プロセスI:SHS反応による電極の作製。NbssとNb_2Alの二相組織が形成した。
プロセスII:SHS反応による電極の作製後、均一化焼鈍。より均一なNBssとNb_3Alの二相組織が形成した。
プロセスIII:メカニカルアロイングと均一化焼鈍の組み合わせ。非常に微細で均一なNbssとNb_3Alの均一な二相組織が形成した。
(2)粉末の作製。
いずれのプロセスでもPREP粉末は、真球状でデンドライド組織をもつ急冷凝固粉末となった。特に、プロセスIIIでは最も均一性の高い粉末が得られた。
(3)焼結体の作製。
PREP粉末のHIP焼結体の組織は、粉末組織を大きく反映し、主としてNb固溶体とNb_3Alの二相微細等軸粒組織となった。
以上のことから、粉末冶金法でNb-Al金属間化合物の実用化を考える上で重要になるNb-Al粉末を、擬似HIP-PREP法で作製することが可能であることが実証された。特に、メカニカルアロイング法を取り入れたプロセスIIIでは、良最も均質なNb-Al粉末を作製することが可能である。