| 研究概要 |
Nbは融点が2470℃と高く,密度は8.5g/cm^3と他の高融点金属(W:19.3g/cm^3,Re:21.0g/cm^3)に比べて相当小さいため,耐熱材料の高強度化にとって有望な合金元素である.NbをNiに固溶限以上添加するとD0a型構造を有する金属間化合物相Ni_3Nb(δ相)が生成する.この化合物相は組成幅を持ち、融点(1673K)まで安定であるため高温構造材料としては有望な化合物であるが、結晶構造の対称性がよくない.本研究ではこのδ相を利用して優れた耐熱合金の設計をすることを目的に、前年度は、Ni-Nb-M(M:Fe,Co,Al,Ti,V)3元系の1473Kにおける状態図を作成し、δ相中への第3元素の固溶量及び第3元素の添加に伴う結晶構造の対称性の変化を明らかにした.
本年度はその結果に基づき、Ni-Nb-Al及びNi-Nb-Fe3元系合金を作製し、γ-Ni母相中に析出するδ相の析出形態について検討した結果、以下のことを見い出した:
(1) δ相の析出形態はヴィドマンステッテン状となり、その結晶学的方位関係は{111}_γ//(010)_δ,<110>_γ//[100]_δとなる.
(2) δ相の析出形態はFeの添加により微細化されるが、Alを添加してもほとんど変化しない.Feの添加によりδ相の析出形態の微細化は、δ/γ界面での格子ミスフィットの緩和により析出によって生じる弾性応力場が等方的になるためである.
また、Ni-Nb-Al3元系において、これまで全く報告されていなかった新たな化合物相を発見し、この相がDO_<24>型構造Ni_6NbAl-η相であること、さらにこの相はγ相及びδ相とともに3元共晶分解反応(L→γ+δ+η)を示すことを見いし出した.3元共晶組成を持つ合金を作製して一方向凝固させた結果、これら3相は結晶成長方向に板状に配列することを見い出し、実用的な観点から、δ相の析出形態を制御した新しい高温材料の開発の可能性を示唆した.
|
