2000 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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| 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_3Al相とγTiAl相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立が必要である。本年度は,PST結晶を用いて,ラメラ組織の安定を基礎的に検討し,以下の結果を得た。
1.ラメラ組織中にはα_2/γ,True Twin,Pseudo Twin,Domainの4種の界面がある。これらはα_2/γ>True Twin>Pseudo TwinとDomainの順に不安定となる。Pseudo TwinやDomain境界はクリープ中に移動し,ラメラ組織の球状化を引き起こし,材料を弱化させる。
2.α_2とγ相の体積比は,一般には平衡状態に達しておらず,クリープ中にα_2相が溶解することが多い。このことはラメラ組織の弱化をもたらす。
3.Al(γの体積比が高い)の材料は,α_2/γ境界の割合が減り,不安定なPseudo TwinやDomain境界の割合が増す。逆に低Al側では,安定なα_2/γ境界の割合が増える。その結果,低Al化とともにクリープ変形抵抗が向上する。
4.高温になると,γ/γ境界が消失し,ラメラ間隔が増大する。この組織不安定化の結果,クリープ抵抗が急激に低下する。
5.クリープ中に,ラメラ界面に平行な双晶(Parallel Twin)が導入され,ラメラ間隔の微細化が起きる。このParallel Twiningは一定の臨界応力以上のみでおきる。
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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 A. 80・10. 2283-2298 (2000)
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[Publications] K.Maruyama: "Microstructural Design Criteria of Fully Lamellar TiAl Alloys for Improved Creep strength"Journal de Physique IV. 10・6. 9-14 (2000)
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[Publications] K.Maruyama: "Effects of Lamellar Spacing on Mechanical Properties of a Fully Lamellar Ti-39.4mol%Al Alloys"Materials Science Engineering,A. (印刷中). (2001)
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[Publications] 丸山公一: "金属便覧(5.4.2クリープ変形,5.4.3クリープ破壊)"丸善. 348-358 (2000)
