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金属間化合物の高温性能評価とその複合化による高温構造物への適用性向上に関する検討

研究課題

研究課題/領域番号 02402048
研究種目

一般研究(A)

配分区分補助金
研究分野 溶接工学
研究機関大阪大学

研究代表者

向井 喜彦  大阪大学, 工学部, 教授 (20029044)

研究分担者 西村 新  文部省, 核融合科学研究所, 助教授 (60156099)
村田 雅人  大阪大学, 工学部, 助教授 (20030059)
研究期間 (年度) 1990 – 1993
研究課題ステータス 完了 (1993年度)
配分額 *注記
26,000千円 (直接経費: 26,000千円)
1993年度: 2,600千円 (直接経費: 2,600千円)
1992年度: 2,600千円 (直接経費: 2,600千円)
1991年度: 15,200千円 (直接経費: 15,200千円)
1990年度: 5,600千円 (直接経費: 5,600千円)
キーワード金属間化合物 / チタンアルミ / 耐食性 / イオン注入 / TiAl / 溶接性 / 高温腐食試験 / 高温酸化試験 / 表面改質 / PSZ / 溶射 / NiCoCrAlY / 熱応力 / 有限要素法 / 熱弾塑性解析 / 特異応力場 / TiAl系金属間化合物 / 溶接金属 / Ti_3Al / 高温酸化 / 高温硫化 / 破壊強度
研究概要

本研究では,高温構造材料として有力視されているTi-Al系金属間化合物の高温耐食性などに着目し,高温構造物への適用性向上に関する検討を行った。その結果得られた主な成果を以下に示す。
TiAl系金属間化合物の平滑材強度は熱処理により大きく変化する。すなわち,受け入れ状態では薄状にTi_3Alが析出しており,材料の異方性の効果も加わって,TiAl-Ti_3Al界面で脆弱になっており破壊強度は低い。熱処理により界面での合金元素の相互拡散と焼き鈍しの効果のために破壊強度と塑性変形能は回復する。しかし,更に高温で処理すると破壊強度は低下する。これは,Ti_3Al析出相の粒状化が進むとともに,回復と再結晶により凝固組織中にTiAlの単相の結晶が析出し,強度に対する二相効果が低下するためである。破壊靭性値に及ぼす熱処理効果については,1173K以上の熱処理温度で,K_c,CODともに低下し,明らかに脆化が認められる。破壊強度は熱処理に基づく組織変化に強く依存し,ラルソンミラーのパラメータにより強度の整理が可能である。1173K以下の温度範囲では酸化増量は僅かであるが,1273Kになると酸化増量は急増し,耐酸化性が急減する。酸化性の急増はTiAl母材とTiO_2+Al_2O_3の混合層間の酸化層の剥離によるものである。高温硫化腐食における腐食減量は熱処理温度が1073Kで最大となり,主に,粒界ならびに薄板状に析出したTi_3Alが腐食される。高温における酸化性を改善するにはセラミックス溶射が有功である。また,TiAlに窒素イオンを注入すると塩酸環境のような非酸化性酸中においても耐食性の改善が認められる。これは,窒素イオンの注入により表面層にTiNが形成され,それがセラミックスバリアの役割を果たし,結果としてTiAlの耐食性を向上させるものと考えられる。また,侵入固溶した窒素も耐食性の向上に有効であると考えられる。

報告書

(5件)
  • 1993 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1992 実績報告書
  • 1991 実績報告書
  • 1990 実績報告書
  • 研究成果

    (2件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (2件)

  • [文献書誌] 村田,雅人: "TiAl系金属間化合物の強度特性と高温耐食性評価" 材料. 40. 1042-1048 (1991)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Masato MURATA: "Evaluation of fracture strength and hot corrosion resistance of intermetallic compound in TiAl system" Journal of the Society of Materials Science, Japan. 40. 1042-1048 (1991)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要

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公開日: 1990-04-01   更新日: 2016-04-21  

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