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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

研究課題

研究課題/領域番号 11450259
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 構造・機能材料
研究機関東北大学

研究代表者

丸山 公一  東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90108465)

研究分担者 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)
研究期間 (年度) 1999 – 2001
研究課題ステータス 完了 (2001年度)
配分額 *注記
14,700千円 (直接経費: 14,700千円)
2001年度: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2000年度: 4,100千円 (直接経費: 4,100千円)
1999年度: 8,900千円 (直接経費: 8,900千円)
キーワード高温構造材料 / 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
研究概要

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。ただしそのラメラ界面は高温変形中に移動・消滅し,ラメラ組織の劣化がおきる。本材料の高温強度の向上には,ラメラ界面の移動を抑制しラメラ組織を安定化する方法論の確立が必要である。本研究では,ラメラ組織の安定化を基礎的に検討し,以下の結果を得た。
1.熱処理による安定化:ラメラ組織TiAl合金は,高温変形中にラメラ界面が移動し,球状等軸粒組織へと変化する。そしてこの球状化はクリープ変形抵抗を低下させ,微細層間隔の材料ほどラメラ組織が不安定である。このような材料も高温で焼鈍することによりラメラ組織を安定化することができる。そして組織安定化焼鈍した材料では球状化による強度低下を防止できる。
2.合金元素添加による安定化:Wを添加したTi-Al-W合金では,ラメラ組織の球状化を抑制でき,W無添加の材料より高いクリープ変形抵抗を示す。
3.界面制御による安定化: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。これらはα_2/γ>True Twin>Pseudo TwinとDomainの順に不安定となる。Pseudo TwinやDomain境界はクリープ中に容易に移動し,ラメラ界面が消滅したりラメラ組織の球状化を引き起こし,材料を弱化させる。低Al(α_2の体積比が高い)の材料は,α_2/γ境界の割合が増す。また高い濃度で焼鈍すると不安定なPseudo TwinやDomain境界の割合が低下し,より安定なα_2/γやtrue twin境界の割合が高い材料を作ることができる。これらの手法もラメラ組織を安定化し,本材料の高温強度を向上する有用な手段である。

報告書

(4件)
  • 2001 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2000 実績報告書
  • 1999 実績報告書
  • 研究成果

    (33件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (33件)

  • [文献書誌] G.Wegmann: "On the Microstructural Stability of TiAl/Ti_3Al Polysynthetically Twinned (PST) Crystals under Creep Conditions"Philosophical Magazine A. 80・10. 2283-2298 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] G.Wegmann: "Deformation Characteristics of Polysynthetically Twinned (PST) Crystals during Creep at 1150 K during Creep at 1150K"Intermetallics. 8・2. 165-177 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Y.Kim: "Parallel Twinning during Creep Deformation in Soft Orientation PST Crystal of TiAl Alloy"Acta Materialia. 49・14. 2635-2643 (2001)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 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)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hee Y.Kim: "Deformation Structure during Creep Deformation in Soft Orientation PST Crystals"Intermetallics. 9.9. 929-935 (2001)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Maruyama: "Optimization of Microstructural Variables for Creep Resistance and Yield Strength in Fully-Lamellar TiAl Alloys"Structural Intermetallics 2001. 53-62 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 丸山 公一: "金属便覧 (5.4.2 クリープ変形,5.4.3 クリープ破壊)"丸善. 10 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] G. Wegmann: ""On the Microstructural Stability of TiAl/Ti_3Al Polysynthetically Twinned (PST) Crystals under Creep Conditions""Philosophical Magazine A.. vol. 80, No. 10. 2283-2298 (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] G. Wegmann: ""Deformation Characteristics of Polysynthetically Twinned (PST) Crystals during Creep at 1150 K""Intermetallics. vol. 8, No. 2. 165-177 (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Y. Kim: ""Parallel Twinning during Creep Deformation in Soft Orientation PST Crystal of TiAl Alloy""Acta Materialia. vol. 49, No. 14. 2635-2643 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K. Maruyama: ""Effects of Lamellar Spacing on Mechanical Properties of a Fully Lamellar Ti-39.4mol%Al Alloys""Materials Science and Engineering A.. vol. 319-321. 360-363 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hee Y. Kim: ""Deformation Structure during Creep Deformation in Soft Orientation PST Crystals""Intermetallics. vol. 9, No. 9. 929-935 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K. Maruyama: ""Optimization of Microstructural Variables for Creep Resistance and Yield Strength in Fully-Lamellar TiAl Alloys""Structural Intermetallics 2001. 53-62 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K. Maruyama: ""Metallurgical Hnndbook: 5.4.2 Creep Deformation, 5.4.3 Creep Fracture""Maruzen. 348-358 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Y.Kim: "Parallel Twinning during Creep Deformation in Soft Orientation PST Crystal of TiAl Alloy"Acta Materialia. 49・14. 2635-2643 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 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)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 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)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] K.Maruyama: "Optimization of Microstructural Variables for Creep Resistance and Yield Strength in Fully-Lamellar TiAl Alloys"Structural Intermetallics 2001. 53-62 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Hee Y.Kim: "Deformation Structure during Creep Deformation in Soft Orientation PST Crystals"Intermetallics. 9・9. 929-935 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 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)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] G.Wegmann: "Creep deformation of polysynthetically twinned (PST) TiAl-48mol%Al"Key Engineering Materials. 171・174. 709-716 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] R.Yamamoto: "Effect of Lamellar Spacing on Creep Strength of Ti-42mol%Al Alloy with Fully Lamellar Structure"Key Engineering Materials. 171・174. 717-724 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] G.Wegmann: "Deformation Characteristic of Polysynthetically Twinned (PST) Crystals during Creep at 1150K"Intermetallics. 8・2. 165-177 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] G.Wegmann: "On the Microstructural Stability of TiAl/Ti_3Al Polysynthetically Twinned (PST) Crystals under Creep Conditions"Philosophical Magazine A. 80・10. 2283-2298 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] K.Maruyama: "Microstructural Design Criteria of Fully Lamellar TiAl Alloys for Improved Creep strength"Journal de Physique IV. 10・6. 9-14 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] K.Maruyama: "Effects of Lamellar Spacing on Mechanical Properties of a Fully Lamellar Ti-39.4mol%Al Alloys"Materials Science Engineering,A. (印刷中). (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 丸山公一: "金属便覧(5.4.2クリープ変形,5.4.3クリープ破壊)"丸善. 348-358 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] R.Yamamoto: "Importance of Microstructural Stability to Creep Strength of Fully Lamellar TiAl Alloys"Gamma Titanium Aluninides 1999. 641-652 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] G.Wegmann: "Effect of the Lamellar Orientation on the Creep Resistance in Polysynthetically Twinned (PST) Ti-48mol%Al"Gamma Titanium Aluninides 1999. 717-724 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] G.Wegmann: "Creep deformation of polysynthetically twinned (PST) TiAl-48mol%Al"Key Engineering Materials. 171-174. 709-716 (2000)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] R.Yamamoto: "Effect of Lamellar Spacing on Creep Strength of Ti-42mol%Al Alloy with Fully Lamellar Structure"Key Engineering Materials. 171-174. 717-724 (2000)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] G.Wegmann: "Deformation Characteristic of Polysynthetically Twinned (PST) Crystals during Creep at 1150K"Intermetallics. 8・2. 165-177 (2000)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] G.Wegmann: "On the Microstructural Stability of TiAl/Ti_3Al Polysynthetically Twinned (PST) Crystals under Creep Conditions"Philosophical Magazine. (印刷中). (2000)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書

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公開日: 1999-04-01   更新日: 2016-04-21  

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