超微細混合により活性化した異材界面反応を用いた材料の常温複合化

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07750799
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 上西 啓介 大阪大学, 工学部, 助手 (80223478)
• Keywords: 複合材料 / メカニカルアロイング / 燃焼合成 / 金属間化合物 / 表面改質 / ナノ結晶 / 非平衡 / アモルファス

Research Abstract

本研究では数種の純金属粉末をブレンダーで混合する,あるいはメカニカルアロイングするとにより,微細化度を変化させた試料を作製し,その自己燃焼合成挙動の変化を調べることにより,微細混合による活性化状況について調査した.
NiとAlはその混合熱が負であることからもわかるように,純金属を混合した状態よりも反応して化合物を形成した方が熱力学的に安定である.従ってNiとAl間の拡散が十分に起これば合金化するわけで,単に混合したものはAlの溶融に伴い拡散能が急上昇するために,急激な合金化(燃焼合成)が起こった.MAより更にナノスケールまで微細化すると,元素間の拡散距離が短くなること,及び粉砕により過剰に欠陥が導入され拡散能が上昇することにより,化合物化する温度が最大200Kもの低温化化が確認された.更に微細混合するためにMAを行うと,MA中に合金化が生じてしまうため,極低温でのMA等について検討する必要があると考えられる.
TiとAlについてもNiの場合と同様であったが,この混合粉末を圧粉体にして難接合材である金属間化合物TiAl間にインサート材として用いると,燃焼合成と同時に接合も完了させることができ,固相接合の場合に比べて600Kもの接合低温化に成功した.
また,この燃焼合成する圧粉体を表面改質したい材料上にのせ,加熱,加圧することにより材料表面に比較的厚い改質層を低温で形成することができる.
AlとTiを3:1に混合した圧粉体を用いて,金属間化合物TiAlや軟質金属のCu上に耐摩耗性を持つAl_3Ti合金皮膜を950K程度の低温で形成することに成功し,新しい材料の複合化方法としての可能性を見いだすことができた.