研究概要 |
α_2Ti_3Al相とγTiAl相からなる二相チタンアルミナイドは,軽量でかつ高い高温強度を示し,次世代の高温材料として注目されている.この材料をより高性能化するには,その組織を最適に設計する方法論を確立する必要がある.本研究では,その基礎として,チタンアルミナイドの組織と高温強度の関係を検討し,以下の結果を得た. 1.一般に完全ラメラ(層状)組織を持つ材料では,ラメラ層間隔が小さいほど、高いクリープ強度を示す.ただし低クリープ速度(低応力)では,層間隔の細かい組織で3次クリープ域での弱化(クリープ速度加速)が激しくなり,層間隔微細化による強化が消失する.これは,微細な層間隔の材料のラメラ組織が熱的に不安定で,変形中に動的再結晶や不連続粗大化反応を起こすこと,低応力ではα_2相中のa+2c転位の活動が容易になることが,その原因である. 2.ラメラ組織を高温で焼鈍すると,不連続粗大化反応が事前に完了し,粒界が安定化する.この処理を利用すると,クリープ変形中の動的再結晶や不連続粗大化反応が抑制される.その結果,微細層間隔の材料の低応力側でのクリープ強度が向上し,層間隔微細化による強化を低クリープ速度でも実現できる.ただし,不連続粗大化反応が起きた領域の量が増えすぎると,層間隔増大による材料弱化の逆効果で,全応力範囲のクリープ強度が低下する. 3.複相組織の材料には,γ/γ粒界,γ/ラメラ粒界,ラメラ/ラメラ粒界の3種類の粒界があり,この順に粒界の安定性(動的再結晶に対する抵抗)が向上する.その結果,ラメラ粒の体積比が増えると,クリープ強度が向上する.ただし高応力では、双昌変形がおき,そのことが動的再結晶を助長する.そのため,ラメラ粒体積比増加による強化が,高いラメラ粒体積比まで出現しない.
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