| 研究概要 |
宇宙・航空機用あるいは高効率を目標とする各種エンジン用の新しい耐熱構造材料として要求されるものは、第一に軽量性であり、さらに耐酸化性が求められる。その最も有力な候補材の一つに、今回申請した研究課題の「軽量耐熱Ll_<22>型Al_3Ti基合金」がある。そこで、複雑なDO_2型の結晶構造を持つAl_3Tiの相安定性を変更し、より対称性の高い、常温延性が発現するLl_2型結晶構造相を得るための第三添加元素の探索を行ってきた。本研究では主にCr、Mnを第三元素として添加した各種Ll_2型Al_3Ti基合金を作製し、その相関係(Al-Ti-CrおよびAl-Ti-Mn三元系状態図)を明らかにするとともに、その物性・特性を解析・評価して材料開発を行った。
これまでの結果、Al_3TiのAlの一部(8〜14原子%)を種々の第三元素(Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn,Ru,Rh,Pd,Ag,PtおよびAu)で置換することによってLl_2型構造の金属間化合物相になることがわかった。この中には今回新しく発見された添加元素が多数含まれている。中でも、Cr、Mn添加は延性改善効果が大きく、信頼できる材料が得られれば新しい軽量耐熱材料として大いに期待できる。このためには、Al-Ti-X系でLl_2型相を示す合金組成と相安定性、さらには隣接する第二相との相平衡関係を明らかにする必要がある。また、凝固過程ならびに各種熱処理による組織制御も追求しなければならない。現在、かかる課題に対して基礎データを得る研究状況であるが、Cr、Mnの添加量を従来と大きく変化(増加)させることにより、良好なインゴットが得られ、TiAlと同定度の延性(曲げ塑性ひずみで約0.9%)をこの材料で得ることに成功した。この緻密な材料を用いて、耐熱材料としての特性および物性値を明らかにしていくことは当然であるが、結晶構造制御の機構ならびに相安定性をはじめ組織制御の問題、脆性・延性の問題およびLl_2相の変形機構などを追究する予定である。
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