| 研究概要 |
本年度はまず,Nb-Si-Al系のNb固溶体(Nb_<SS>)とNb_3AlおよびNb_5Si_3との2相および3相合金の靭性および強度を調べ,Nb_<SS>+Nb_3Al+Nb_5Si_33相合金の靭性および強度が二元系(Nb-Al系およびNb-Si系)2相合金の靭性および強度よりも優れていることを示した.
さらに,靭性および耐酸化性改善に効果があると期待されるTiを取り上げ,Nb-Si-Al-Ti四元系におけるNb_<SS>+Nb_3Al+Nb_5Si_33相域の存在域とTi添加量との関係を調べ,Nb-Si-Al-Ti四元系のNb_<SS>+Nb_3Al+Nb_5Si_33相合金の室温靭性,高温強度および耐酸化性に及ぼすTi添加の効果を調べた.
本年度得られた主な結果は以下の通りである。(1)Nb-Si-Al-Ti四元系において,Nb_<SS>+Nb_3Al+Nb_5Si_33相域は,Ti約20mol%添加まで存在する.(2)Nb-Si-Al-Ti四元系におけるNb_<SS>+Nb_3Al+Nb_5Si_33相合金の強度は,室温から中間温度域まではTi添加量とともに上昇するが,1273K以上の高温域ではTi添加量とともに減少する傾向が見られる.(3)Nb-Si-Al-Ti四元系におけるNb_<SS>+Nb_3Al+Nb_5Si_33相合金の室温靭性はTi添加によって向上し,K_<IC>としては,約12MPa√<m>であった.(4)大気中および酸素雰囲気中(Ar:O_2=4:1)の等温酸化試験の結果,Ti添加量とともに耐酸化性は飛躍的に向上することがわかった.
室温靭性は実用的にはK_<IC>として最低10MPa√<m>以上必要とされており,Nb-Si-Al-Ti四元系Nb_<SS>+Nb_3Al+Nb_5Si_33相合金の室温靭性はこれを上回っている.高温強度および耐酸化性を既存のNi基超合金と比べると,高温強度は遥かに優れているが,耐酸化性に関してはNi基超合金より劣っている.大気中1000℃100時間の等温酸化試験のmetal lossで比べると,既存のNb合金よりは遥かに優れているが,Ni基超合金の約1/10となっている.
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