1999 Fiscal Year Annual Research Report
2相チタンアルミナイドの組織安定化による高温強度向上機構の定量的解明
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11450259
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
丸山 公一 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90108465)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 真由美 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (20292245)
小池 淳一 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (10261588)
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| Keywords | 高温構造材料 / 高温クリープ / チタンアルミナイド / 材料設計 / 組織制御 / ラメラ組織 / データベース |
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| Research Abstract |
α_2Ti_3A1とγTiAlからなる二相ラメラ組織チタンアルミナイドは,軽量でかつ高い高温強度を有し,次世代の高温材料として注目されている。ただしそのラメラ組織は十分には安定でなく,さらなる高温強度の向上には,ラメラ組織を安定化する方法論の確率が必要である。本年度は,ラメラ組織安定化の方法として高温での焼鈍による組織安定化を取り上げ,その効果を検討し,以下の結果を得た。
1.ラメラ組織を高温で焼鈍すると,組織不安定化の原因である不連続粗大化反応がクリープ試験前に完了し,粒界が安定化する。この処理を利用すると,クリープ変形中の粒界周辺での動的再結晶や不連続粗大化反応が抑制される。その結果,3次クリープ域での組織的弱化が抑制され,3次クリープ加速度dlnε/dtが低下する。dlnε/dtの低下は,焼鈍でできる不連続粗大化領域の面積が大きいほど大幅なものとなる。
2.高温での焼鈍でできる不連続粗大化領域のラメラ間隔は元のラメラ間隔より粗大で,加工硬化率が低い。その結果,不連続粗大化領域の存在は1次クリープ域でのひずみ速度低下量を減少させ,不連続粗大化領域の面積が大きいほどひずみ速度低下量が減少する。
3.材料を使う際に重要な指標となる最小クリープ速度は,1次クリープ域での加工硬化と,3次クリープ域での組織的弱化の釣り合いで決まる。不連続粗大化領域の面積が小さい範囲では後者の効果が支配的で,クリープ速度が減少する。しかし面積が大きすぎると,前者の影響が顕著になり,クリープ速度は上昇する。
4.最小クリープ速度の減少が最も大きくなる最適な不連続粗大化領域の面積率がある。それは10%程度であるが,試験条件が高温,低応力になる程増加する傾向にある。
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[Publications] R.Yamamoto: "Importance of Microstructural Stability to Creep Strength of Fully Lamellar TiAl Alloys"Gamma Titanium Aluninides 1999. 641-652 (1999)
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[Publications] G.Wegmann: "Effect of the Lamellar Orientation on the Creep Resistance in Polysynthetically Twinned (PST) Ti-48mol%Al"Gamma Titanium Aluninides 1999. 717-724 (1999)
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[Publications] G.Wegmann: "Creep deformation of polysynthetically twinned (PST) TiAl-48mol%Al"Key Engineering Materials. 171-174. 709-716 (2000)
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[Publications] R.Yamamoto: "Effect of Lamellar Spacing on Creep Strength of Ti-42mol%Al Alloy with Fully Lamellar Structure"Key Engineering Materials. 171-174. 717-724 (2000)
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[Publications] G.Wegmann: "Deformation Characteristic of Polysynthetically Twinned (PST) Crystals during Creep at 1150K"Intermetallics. 8・2. 165-177 (2000)
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[Publications] G.Wegmann: "On the Microstructural Stability of TiAl/Ti_3Al Polysynthetically Twinned (PST) Crystals under Creep Conditions"Philosophical Magazine. (印刷中). (2000)
