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Ti-Al-X 3元系状態図の実験および計算による決定

研究課題

研究課題/領域番号 07650811
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 構造・機能材料
研究機関東京工業大学

研究代表者

竹山 雅夫  東京工業大学, 工学部, 助教授 (30251622)

研究分担者 菊池 實  東京工業大学, 工学部, 教授 (30089817)
研究期間 (年度) 1995 – 1996
研究課題ステータス 完了 (1996年度)
配分額 *注記
2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
1996年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
1995年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
キーワードTiAl / 相平衡 / 格子安定度比 / 遷移包析反応 / 3元共析分解反応 / 相安定度性 / 相安定性 / マッシブ変態 / 包共析反応 / 組織制御 / γ-TiAl / α_2-Ti_3Al / 3相共存領域 / 冷却速度
研究概要

軽量耐熱構造用材料として実用化が期待されているγ-TiAl基合金にCr,Nbなど、純Tiに対するβ-Ti安定化元素の第3元素添加効果を添加した場合、α-Ti→α_2-Ti_3Al規則・不規則変態温度(1452K)より高温域ではβ相領域がx_<Al>/x_<Ti>【approximately equal】1(xは添字元素のmol%)付近にまで張り出し、β+α+γ 3相共存領域が現れる。また、この領域は温度の上昇に伴い高Al高第3元素濃度側へ移動する。このような実験によって求めた3相間の相平衡の温度依存性は、第3元素がそれぞれβ(bcc),α(hcp)及びγ(fcc)構造をとる場合のエネルギーの差と純Tiのそれらの比、すなわち格子安定度比を計算することによって説明できることを明らかにした.また、α→α_2変態温度より低温域になると、β+α+γ 3相平衡はβ+α_2+γ 3相平衡へとの移り変わる。この高温α相の分解過程は、第3元素がα/α_2間の相安定性に及ぼす効果に強く依存することを明らかにした。すなわち、α相に対してα_2相を安定化させる効果を持つ場合には、高温α相はβ+α→α_2+γ遷移包析反応を経て分解・消滅し、一方、α_2相に対してα相を安定化させる効果を持つ場合には、α→β+α+γ 3元共析分解反応を通じて消滅する。V及びNbは前者の効果を持つ元素である。
これらの平衡状態図の知見に基づき,2元系Ti-Al合金にβ安定化元素を添加すると、γ相はβ相と直接平衡し、2元系では存在しないβ相を介した組織形成経路が現れることを実験的に示し、β相を視野にいれて考えれば、γ-TiAl基合金の組織は大幅に制御できることを明らかにした。なお、このような状態図の情報に基づいて、高温α相の分解を利用した組織制御によって得られるα_2/γ ラメラ組織の高温クリープ特性をγ単相材と比較した結果についても併せて検討した。その結果、1200℃以上で形成させるラメラ組織は850℃における応力下においても非常に安定であり、また、γ単相材よりも優れたクリープ抵抗を示すことを明かにしている。

報告書

(3件)
  • 1996 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1995 実績報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (20件)

  • [文献書誌] 竹山雅夫, 菊池實: "γ-TiAl合金における相平衡と組織形成-TiAl 2元系合金に及ぼす第3元素の影響" まてりあ. 35(10). 1107-1112 (1996)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Takeyama et al.: "Phase Equilibria among α,α_2,β and γ Phases in Ternary Ti-Al-X Systems at Elevated Temperatures" Titanium 95,The Instiue of Metals. Vol.1. 294-301 (1996)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Takeyama et al.: "Decomposition of High-temperature α Phase in Gamma TiAl Alloy" Proc.Int.Conf.on Thermec'97,TMS. Vol.1. 1489-1496 (1997)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Ohmura et al.: "Formation of Extraordinary Lamellar Structure due to the Decomposition of High-temperature α Phase in γ-TiAl Based Alloys" Proceedings of PRICM 3,TMS. (in press). (1998)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Kobayashi et al.: "Phase Equilibria and Phase Stability among β,α,α_2 and γ Phases in Ti-Al-M Ternary Systems at Elevated Temperatures" Proceedings of PRICM 3,TMS. (in press). (1998)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Takeyama et al.: "Phase Equilibria and Microstructural Control of Gamma TiAl Based Alloys" Intermetallics. (in press). (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Takeyama and M.Kikuchi: "Phase Equilibria and Microstructure Evolution of Gamma Titanium Aluminides-Effect of Third Element on Binary Ti-Al Alloys" Materia Japan. 35(10). 1107-1112 (1996)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Takeyama, Y.Katho and M.Kikuchi: "Phase Equilibria among alpha, alpha_2, beta and gamma Phases in Ternary Ti-Al-X Systems at Elevated Temperatures" Titanium 95, The Institue of Metals. Vol.1. 294-301 (1996)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Takeyama, M.Horikoshi, Y.Ohmura and T.Matsuo: "Decomposition of High-temperature alpha Phase in Gamma TiAl Alloy" Proc.Int.Conf.on Thermec '97, TMS. Vol.2. 148-1496 (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Ohmura, M.Takeyama and M.Matsuo: "Formation of Extraordinary Lamellar Structure due to the Decomposition of High-temperature alpha Phase in gamma-TiAl Based Alloys" Proceedings of PRICM 3, TMS. (in press). (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Kobayashi, M.Takeyama, T.Matsuo and M.Kikuchi: "Phase Equilibria and Phase Stability among beta, alpha, alpha_2 and gamma Phases in Ti-Al-M Ternary Systems at Elevated Temperatures" Proceedings of PRICM 3, TMS. (in press). (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Takeyama, Y.Ohmura, M.Kikuchi and T.Matsuo: "Phase Equilibria and Microstructural Control of Gamma TiAl Based Alloys" Intermetallics. (in press). (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Matsuo, O.Takahashi and M.Takeyama: "Stress and Temperature Dependence of Creep Rate in gamma-TiAl Single Phase Alloy" Proc.Int.Conf.on Thermec '97, TMS. Vol.2. 1465-1471 (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Nozaki, K.Araki, M.Takeyama and T.Matsuo: "Effrect of Lamellar Structure on Creep Properties of Ti-48 at % Al Alloy" Proc.Int.Conf.on Thermec '97, TMS. Vol.2. 1415-1422 (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.TAKEYAMA et al.: "Phase equilibria among α,α_2,β and γ phases in ternary Ti-Al-X systems at elevated temperatures" Titanium 95,Science and Technology,The Institute of Materials. 294-301 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] 竹山雅夫 他1名: "γ-TiAl合金における相平行と組織形成-Ti-Al 2元系合金に及ぼす大3元素の影響-" まてりあ,日本金属学会報. 35-10. 1058-1064 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] M.Takeyama et al.: "Phase equilibria and microstructural evolution of gamma TiAl alloys at elevated temperatures" J.Mater.Sci. (in press). (1997)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Ohmura et al.: "Effect of alloying element on α(A3)→γ(Ll_0) phase transformation in γ-TiAl based alloys" J.Mater.Sci. (in press). (1997)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] Y.YAMABE et al.: "Microstructure evolution through solid-solid phase transformation in gamma titanium aluminides" Gamma Titanium Aluminides eds. by y. W. Kim et al., TMS. 111-129 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] M.TAKEYAMA et al.: "Phase equilibria among α, α_2, β and γ phases in temary Ti-Al-X systems at elevated temperatures" Titanium 95, Institute of Materials. (in press). (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書

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公開日: 1995-04-01   更新日: 2016-04-21  

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