再利用・リサイクル型鉄アルミナイド基多元系複合材料の創製とその材料特性

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11650706
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 吉見 享祐 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (80230803)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 細田 秀樹 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (10251620)
• Keywords: リサイクル / 鉄 / アルミニウム / チタン / 銅 / 金属間化合物 / 水素吸蔵合金

Research Abstract

本年度は,Fe-Al-Ti-Cu合金を基盤に,再利用リサイクル型合金の開発指針を検討した.Fe-Al合金は,原子比Fe:Al=1:1の化学両論組成よりもFe過剰側で,BCCを基本構造とする金属間化合物相を形成する.これに対してTiは比較的広い組成範囲で固溶するが,原子比Fe:Al:Ti=2:1:1の化学両論組成を中心にL2_1型の規則相を形成する.これは比較的結晶学的対称性が高く,複相材料中でも良好な特性を発揮することが期待できる.一方、これと同じ結晶構造を発生させる元素の組み合わせとして,Fe-Al-Mn,Fe-Al-Mo,Fe-Al-Ni,Fe-Al-V,Fe-Al-Crなどが挙げられるが,これら第三元素は本研究の目的とするところではない.同様に、Co:Fe:Al=2:1:1などもL2_1型構造を有する組成であるが,現在のところ対象外である.たいへん興味深いのは,Cu-Ti-Al系である.Cu:Ti:Al=2:1:1は上記のL2_1型構造を有し,Cu:Ti:Al=1:2:5ではFCCを基本構造とするLl_2型構造を形成する.後者は,Ni基超合金中の強化相であるNi_3Alと同じであり,L2_1型規則合金以上に優れた変形特性を発揮することが期待できる,今後,上記のFe_2TiAl-Cu_2TiAlやAl_5Ti_2Cuを中心組成とした合金探索を行っていく.
さてここで,B2型FeTiは古くから水素吸蔵合金として良く知られており,また上記の材料開発の指針に組み込まれべき材料系である.残念ながら本合金の水素吸蔵特性は,Alの添カ加によって劣化することがすでに報告されている.一方,本合金の水素吸蔵特性の向上には,CoやNiの添加が良いことが報告されている.
したがって,リサイクル・システム全体を考えた場合,微量のCoやNiの含有を視野に入れた開発を行っていくべきであろう.また,本年度では取り扱われなかったSiやZnの添加効果についても,考慮していく必要がある.