TiAl/Ti_3Al DS(一方向性凝固)材の開発

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 06555203
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 山口 正治 京都大学, 工学研究科, 教授 (90029108)
• 研究分担者: 乾 晴行 京都大学, 工学研究科, 助手 (30213135)
• キーワード: 金属間化合物 / TiAl / 一方向凝固 / ラメラ組織 / 組織制御 / 強度 / 靱性 / 結晶成長

研究概要

ラメラ組織の高強度高靱性を生かし、かつ常温における脆さを回避するため、結晶成長方向と平行な境界面を持つラメラ組織からなるTiAl一方向凝固材を得ることを目的に、計画に従って実験研究を実行した。TiAlのラメラ組織は、包晶凝固によって生じるα相(HCP固溶体)からα→α+γ(TiAl相)の固相変態を経て形成されるため、目的のラメラ方位を持ったラメラ組織を育成するには、このα相結晶粒の成長方向が底面上に存在するよう制御する必要がある。そこで、まずさまざまな一方向凝固条件(凝固速度、上下結晶の回転速度、試料直径)のもとで、47-49at%Al TiAlの一方向凝固を行い、Siを添加した母材を用いると共にラメラ方位をあらかじめ制御した種結晶を用いることによって、Si添加TiAl一方向凝固材のラメラ方位を制御することに成功した。ついで、Siに富んだ種結晶とSiを含まない母材を用い、かつ適正一方向凝固条件を選択することによって、一定の組成範囲においてではあるが結晶成長方向と平行な境界面を持つラメラ組織を有する二元TiAl一方向凝固材を得ることに成功した。Si添加TiAl合金の場合、Si添加量の増加と共に引張延性が低下するが、Si添加量が0.5at%程度であれば、一方向凝固材の引張降伏応力と伸びは二元TiAl合金のそれらを上回ることが明らかになった。

研究成果

• [文献書誌] H. Inui: "Temperature dependence of yield stress, tensile elongation and deformation structures in polysynthetically twinned crystals of Ti-Al" Phil. Mag. A. 72. 1609-1631 (1996)
• [文献書誌] M. Yamaguchi: "Gamma titanium aluminides" Mat. Res. Soc. Symp. Proc. Vol. 364. 364. 3-16 (1995)
• [文献書誌] M. Yamaguchi: "Recent progress in our understanding of deformation and fracture of two-phase and single-phase TiAl alloys" Proceedings of SAMPE Symposium, 25-28 Sept. 1995 Harumi, Tokyo. (1995)
• [文献書誌] 山口 政治: "TiAl-実用化への足音-" 金属. 65. 215-223 (1995)
• [文献書誌] M. Yamaguchi: "Intermetallic Compounds-Principles and Practice-1. 7 A13Ti and its L12 derivatives, pp. 147-173" Edited by J. H. Westbrook and R. L. Fleischer, John Wiley and Sons, 752 (1995)
• [文献書誌] M.Yamaguchi: "Physical Metallurgy and Processing of Intermetallic Compounds Chapter 1 Defect structures" Edited by N. S. Stoloff and V. K. Sikka, Chapman and Hall, 684 (1996)