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

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11450259
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 丸山 公一 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90108465)
• 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)
• 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

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。Pseudo TwinとDomain界面は最も不安定で,変形の初期から移動し,ラメラ組織を球状化する。True Twin界面は, 変形初期には成長ままの界面を保つが,約10%の変形後には移動し,ラメラ球状化に寄与する。α_2/γ界面は最も安定で, 大変形後にも微細なラメラ組織を保つ。したがって,ラメラ組織の安定化という観点からは,α_2/γ界面を多く合む組織が望ましい。
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.薄いα_2相の溶解と厚いα_2相中でのγ板の析出が起きる。後者はラメラ組織の微細化に寄与し,前者は逆に,安定なα_2/γ界面を減らす。
3.γ板が析出した直後の状態では,True Twin : Pseudo Twin:Domain境界が2 : 2 : 1の割合で存在する。この各ラメラ界面の存在割合は,焼鈍温度によって変化する。高温で焼鈍するほどDomainとPseudo Twin界面が消滅し,True Twin界面の存在割合が増す。その結果クリープ変形抵抗が向上する。

Research Products

• [Publications] H.Y.Kim: "Parallel Twinning during Creep Deformation in Soft Orientation PST Crystal of TiAl Alloy"Acta Materialia. 49・14. 2635-2643 (2001)
• [Publications] K.Maruyama: "Effects of Lamellar Spacing on Mechanical Properties of a Fully Lamellar Ti-39.4mol%Al Alloys"Materials Science and Engineering A. 319-321. 360-363 (2001)
• [Publications] 丸山 公一: "高温クリープ研究の現状と問題"金属. 71.9. 899-902 (2001)
• [Publications] K.Maruyama: "Optimization of Microstructural Variables for Creep Resistance and Yield Strength in Fully-Lamellar TiAl Alloys"Structural Intermetallics 2001. 53-62 (2001)
• [Publications] Hee Y.Kim: "Deformation Structure during Creep Deformation in Soft Orientation PST Crystals"Intermetallics. 9・9. 929-935 (2001)
• [Publications] 丸山 公一: "耐熱性TiAl基合金のラメラ組織設計"日本学術振興会第123委員会報告. 42・4. 393-404 (2001)