2相TiAl合金の界面と変形-bi-PST結晶によるアプローチ-

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09450261
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 乾 晴行 京都大学, 工学研究科, 助教授 (30213135)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): JOHNSON Daiv 京都大学, 工学研究科, 助手 (70283645)
• Keywords: 金属間化合物 / TiAl合金 / 層状組織 / 粒界構造 / 高分解能電子顕微鏡法 / 塑性歪不適合 / 引張延性 / 降伏強度

Research Abstract

新しい軽量高温材料として注目されている2相TiAl合金は,通常の溶解凝固状態では,ラメラ組織を呈する.このラメラ組織は,2相TiAl合金の他のいかなる組織よりも破壊靱性,高温クリープ強度に優れているが,常温での延性に乏しく,この解決なしには,その実用化はありえない.ラメラ多結晶体の脆さの原因は,個々のラメラ粒の力学物性の大きな異方性のためであり,結晶粒界が変形伝播の障害となるためと考えられる.そこで本研究では,単一のラメラ結晶粒であるPST結晶から拡散接合によりPST双結晶を作製し,粒界での歪の適合性に着目して2相TiAl合金における結晶粒界での変形伝播の難易を調べ,2相TiAl合金の力学特性の向上に向けた指針を得る事を目的とする.PST双結晶を作製した方位の組み合わせは,PST結晶でのB_1方位(荷重軸とラメラ組織境界のなす角度が31°)同士のもので,1つの結晶粒について荷重軸の周りに角度θだけ回転させたもので,B_1(0°)/B_1(θ°)のように表す.双結晶における粒界での歪の適合性をPST結晶の巨視変形から考察すると,θ=90°で最も悪い状況となる.B_1方位のPST結晶がちょうど対向したB_1(0°)/B_1(180°)双結晶では,巨視的な歪の適合性が結晶粒界で確保されており,降伏応力,加工硬化率,引張伸びともにB_1方位のPST結晶とよく似た値を示す.B_1(0°)/B_1(150°)双結晶でも,結晶粒界における歪の適合性はかなり満足されており,同様の挙動が見られた.これに対して,B_1(0°)/B_1(180°)双結晶では,降伏応力,加工硬化率とも構成PST結晶よりもかなり大きく,引張伸びは数%程度とかなり小さい.このように,2相TiAlラメラ合金の引張伸びは結晶粒界での歪の適合性と密接に関連しており,適合性が良いほど大きな引張伸びを示すことが明らかになった.

Research Products

• [Publications] D.R.Johnson: "Alignment of the TiAl/Ti_3Al Lamellar Microstructure in TiAl Alloys by Growth from a Seed Material" Acta Materialia. 45. 2523-2533 (1997)
• [Publications] H.Umeda: "Effects of Al-Concentration and Lamellar Spacing on the Room-Temperature Strength and Ductility of PST Crystals of TiAl" Materials Science & Engineering. A239-240. 336-343 (1997)
• [Publications] K.Kishida: "Deformation and Fracture of Bi-PST Crystals and Directionally Solidified Ingots of TiAl" Materials Research Society Symposium Proceedings on High-Temperature Ordered Intermetallic Alloys VII. 460. 53-63 (1997)
• [Publications] D.R.Johnson: "Directional Solidification of TiAl-Based Alloys" Proceedings of 2nd International Symposium on Structural Intermetallics (ISSI) at Seven Springs. 287-294 (1997)
• [Publications] 乾 晴行: "金属間化合物TiAlの相安定性と転位芯構造" 電子顕微鏡. 32. 144-149 (1997)
• [Publications] K.Kishida: "Deformation of Lamellar Structure in TiAl/Ti_3Al Two-Phase Alloys" Philosophical Magazine. (in press). (1998)