| 研究概要 |
TiAl合金は,次世代の軽量高温材料として注目されている。この材料はα_2Ti_3Al相とγTiAl相からなる層状組織をとる。この材料の機械的性質は層界面の微細構造に大きく依存する。本研究ではこの界面構造を制御する方法論について検討し,次の成果を得た。
1、γ層厚が小さい場合には,γ/α_2界面にmisfit転位はなく,γ,α_2両層ともに弾性変形して,γ/α_2界面での結晶格子の整合性を保っている(高い内部応力の状態)。層厚がある臨界値λcを越えるとγ/α_2界面に界面転位が導入される。この界面misfit転位の導入によって,γ/α_2界面付近の各相は,半整合状態へ変化する。界面転位網を構成する転位は,1/2<110]通常転位と1/6<112]半転位の2種類からなる。
2、<112]方向よりく110]方向の格子ミスマッチが大きいため,1/2<110]転位の方が先に導入される。1/2<110]通常転位の易動度が1/6<112]半転位のそれより大きいことも,前者が先に導入されることに寄与している。また,格子ミスマッチが大きいほど,同じ層厚のときにより多くの界面転位が導入されている。
3、界面に導入されるmisfit転位の間隔は,格子ミスマッチに逆比例し,Zr添加TiAl合金で短く,Nb添加合金で長い。格子ミスマッチの大きいZr添加合金ではmisfit転位導入の臨界γ層厚が減少する。この第3元素添加による格子ミスマッチ調整を使えば,界面転位導入のプロセスをコントロールできる。
4、高温変形においては,層界面の熱的安定性が重要で,層界面の熱的安定性は,γ/α_2界面が最も高い。TiAl合金の熱処理時の昇温速度を上げると安定なγ/α_2界面の密度が上がることを明らかにした。
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