| 研究概要 |
宇宙・航空機用,自動車用など各種エンジン用の新しい軽量耐熱構造材料として,現在最も有力な候補材の一つにTi-Al系金属化合物のTiAl合金(L1_0型,γ相)がある.しかし,この材料は耐酸化特性が必ずしも十分でない.従って,TiAl合金の実用化を達成するためには耐酸化性皮膜をコーティングしたり,あるいは耐酸化性部材を接合するなどして使用する必要がある.一方.Ti-Al系金属間化合物の中に,きわめて優れた耐酸化性を有するAl_3Tiが存在する.しかし,Al_3Tiは複雑な結晶構造(正方晶系,D0_<22>型)であるためきわめて脆性的であり,TiAl合金に対する耐酸化性物質として適用できない.そこで,Al_3Tiの複雑な結晶構造を第三元素を添加する方法で単純な結晶構造に改変する研究を行い,この結果,Cr,Mnなどの遷移元素を添加することによってD0_<22>型構造が立方晶系のL1_2型構造になることを見出した.従って,L1_2型合金をTiAl合金に対する耐酸化性物質として保護皮膜あるいは接合部材として使用できる可能性がある.
本研究は,Ti-Al-Cr,Ti-Al-Mn系におけるL1_0型およびL1_2型合金の相平衡関係,即ちL1_2型相の安定性を明らかにし,両相の接合およびL1_2型合金のコーティングに関する研究を行った.この結果,両者はきわめて良好な状態で接合し,また,新しく開発した粉末パック法により,L1_2型合金のTiAl合金に対するコーティングに成功した.さらに,接合界面ならびに基盤(TiAl合金)とコーティング層(L1_2型合金)の界面は,拡散処理を行うことによって(コーティングの場合はそのままで),組成および組織を良好に傾斜化させることができた.また,本実験で得られた接合部材およびコーティング部材は,熱膨張係数と耐酸化性についても十分な特性を示すことがわかった.
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