自己組織傾斜化と表面改質制御手法を併用した高機能耐熱チタン合金の創生

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08555023
• 研究機関: 長岡技術科学大学
• 研究代表者: 岡崎 正和 長岡技術科学大学, 工学部, 助教授 (00134974)
• キーワード: 自己組織傾斜機能化材 / チタン合金 / 固相接合 / 反応層 / SiC繊維強化複合材料 / 熱疲労 / 界面せん断強度 / 損傷発達機構

研究概要

次世代高効率エネルギー機器開発のためには、チタン合金やNi基超合金を始めとして、より高温下で、より信頼性の高い材料、あるいはその複合体の開発が機器開発のためのキ-テクノロジーとなっている。以上の背景に鑑み、本研究では、(i)材料自らが本来持つ幾つかの微視組織とそれらの適材適所能力を利用した新しい概念の材料、すわなち、目的に応じて微視組織を傾斜化して新機能を持たせた「自己組織傾斜機能化材」を創生し、その高温強度評価と、それらの挙動に及ぼす種々の因子の影響をあきらかにすることを主たる目的とし研究を行った。この目的のため、特に、(i)種々の組織を傾斜化させたTi-6Al-4V合金接合体の創生と、(ii)SiC繊維で強化した金属基複合材料を対象とした熱疲労強度特性評価に焦点をあてて、研究を行った。研究により得られた成果を要約すると、
(1)固相接合手法を応用し、Ti-6Al-4V合金が本来持つ幾つかの微視組織とそれらの適材適所能力を利用し、目的に応じて微視組織を傾斜化して新機能を持たせた「自己組織傾斜機能化材」を創生する概念を提案し、その製作手法の開発を行った。
(2)(i)の目的達成のための接合条件を明らかにし、また、組織連続性、欠陥の有無、機械的性質などの観点から、微視組織傾斜化のための組織配列の選択とその最適化を行った。また、最適化された接合体の高温強度評価特性も明らかにした。
(3)SCS-6/Ti-24Al-11Nb複合材の熱疲労損傷形態を明らかにするとともに、それに及ぼす温度条件、大気雰囲気の影響を定量的に明らかにした。
(4)複合材の界面せん断強度測定装置を開発し、熱疲労損傷との関連性を明らかにした。
(5)以上の知見を総合し、組織制御と界面制御を併用した新しい材料開発の方向付けを提示した。

研究成果

• [文献書誌] 岡崎正和: "SiC連続繊維強化Ti-24Al-11Nb基複合材料の安定き裂成長過程" 材料. 46. 787-794 (1997)
• [文献書誌] 岡崎正和: "SiC連続繊維強化Ti-24Al-11Nb基複合材料の熱疲労損傷発達" 材料. 47(印刷中). (1998)
• [文献書誌] M.Okazaki: "Stable Crack Growth and Damage tolerance Evaluation of Ti-24Al-11Nb Matrix Composites Unidirectionslly-Reinforced With SiC Fibers." 1st Int.Conf.Damage and Failure at Interface. 252-258 (1997)
• [文献書誌] 岡崎正和: "SiC連続繊維強化Ti-24Al-11Nb基複合材料の熱疲労損傷機構" 材料. 47(印刷中). (1998)
• [文献書誌] 岡崎正和: "SCS-6/Ti-24Al-11Nbの熱疲労損傷" 日本機械学会総会講演会前刷. 257-258 (1997)
• [文献書誌] 岡崎正和: "SCS-6/Ti-24Al-11Nb複合材の熱サイクル損傷と破壊抵抗変化" 日本材料学会第47期学術講演会. 3-4 (1997)
• [文献書誌] 岡崎正和: "SCS-6/Ti-24Al-11Nb複合材の熱サイクル損傷とその検出" 日本機械学会北陸信越支部講演会前刷. 135-136 (1997)
• [文献書誌] 岡崎正和: "SCS-6/Ti-24Al-11Nbの熱疲労強度と環境効果" 日本機械学会学術講演会前刷. (発表予定). (1998)