2002 Fiscal Year Annual Research Report
L1_2型金属間化合物(Al,Cr)_3Tiの凝固機構と組織制御
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13650802
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| Research Institution | KYUSHU UNIVERSITY |
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Principal Investigator |
森 信幸 九州大学, 大学院・工学研究院, 助教授 (20108666)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
美浦 康宏 九州大学, 大学院・工学研究院, 教授 (80037879)
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| Keywords | solidification / microsegregation / solidification pass / Al-Ti-Cr / intermetallic compound / phase diagram / dendrite / single crystal |
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| Research Abstract |
L1_2型(Al,Cr)_3Ti相を初晶とするA1-Ti-Cr合金のミクロ偏析と非平衡第2相の予測を行う方法について、溶質分配係数の組成依存性と固相内拡散を考慮した漸化型凝固解析式を提案し、状態図を利用した凝固パス解析を行った。解析において、凝固中に粗大化するデンドライト組織における固相内拡散のおこる基本単位を再検討し、拡散距離と拡散係数のより精度の高い評価を行っん凝固組織形成の基本単位であるミクロ的体積要素(volume element)での溶質保存則から求めた漸化型凝固解析式:(C_<Li>/C_<Li-1>)=[{1-(1-B・k_<i-1>)fs_i}/[{1-(1-B・k_<i-1>)fs_<i-1>}]^<(ki-1-1)/(1-Bki-1)>を用いて、溶質分配係数kの変化を必要に応じた精度でn区間(n≧1)に分けて表し、i=1からnまで順に解くことにより融液及び固相濃度の変化を計算し凝固パス解析を行った(B値は、例えばFlemingsモデルではB=2α、α=θ_f・D/L^2)。固相内拡散の評価には、拡散の起こる基本単位として2次アーム間隔(d_2)の半分(volume elementの長さ:L=d_2/2)が通常は用いられているが、凝固中にcoarseningやcoalescenceを起こして次第にアームが粗大化するため、拡散単位は最終凝固組織のd_2の半分(L=d_2/2)とは異なり実効的にはL=d_2/4である。そこで、実験的に求めた固相内拡散係数(D)と体積要素の大きさ(L)を再評価し、拡散程度を示す上記のパラメータαを用いて解析した。種々の組成のAl-Ti-Cr合金の凝固パスを初晶(Al,Cr)_3TiのTi及びCr分配係数(k_<Ti>,k_<Cr>)(融液組成の関数)を用いて計算し、晶出第2相を精度よく予測できることを明らかにした。さらに、ブリッジマン法によりL1_2型Al_<65>Cr_<10>Ti_<25>合金単結晶を作成し、降伏応力の温度依存性を圧縮試験と3点曲げ試験により求めた。高温で強化される異常温度依存性を数種の結晶方位について確認し、その発現機構を考察するため規則度の温度依存性を測定するとともに転位の電子顕微鏡観察を行った。
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