1998 Fiscal Year Annual Research Report

TiAl基高クリープ強度DS(一方向凝固)合金の開発とその実証的クリープ試験

Research Project

Project/Area Number	10355026
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
Research Institution	Kyoto University
Principal Investigator	山口正治京都大学, 工学研究科, 教授 (90029108)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	伊藤和博京都大学, 工学研究科, 助手 (60303856) 乾晴行京都大学, 工学研究科, 助教授 (30213135)
Keywords	TiAl基合金 / ラメラ組織 / 一方向凝固 / クリープ特性 / 引張延性 / 破壊靭性
Research Abstract	TiAl基合金は、Ni基スパーアロイの重さの弱点を補完し、Ni基スパーアロイと並立し得る軽量高温材料として注目される新合金である。航空機エンジンの低圧タービンへの応用が進みつつあるGE-Alloy(米国GE社のTi-48Al-2Cr-2Nb(at%)合金)がよく知られているが、クリープ強度が低く(0.5%creep/800℃/l80MPa≒5時間)、高融点遷移金属を添加した高クリープ強度合金の開発が行なわれている。最近ONERA(仏)で、開発された約2%Reを含む高クリープ強度TiAl基合金(0.5%creep/800℃/l80MPa≒140時間)が注目されているが、両合金共に室温延性は2%以下で、比強度的にも朱だNi基スーパーアロイを遥かに凌駕するとは言い難い。我々は、ただ闇雲に合金元素を添加するのではなく、合金固有の強度を最大限活用して十分な延性を確保しつつ、この合金に特有のラメラ組織を一方向凝固プロセスによって制御することによって、すでに報告されているTiAl基合金のクリープ強度を遥かに凌駕し、580MPa以上の降伏応力(室温)、17%以上の室温引張延性、25MPa√m以上の室温破壊靭性を併せ持つTiAl基一方向凝固合金の開発を試みている。まずラメラ組織を一方向凝固によって凝固方向に揃えることが必要であるが、すでに、TiAl-Si系、TiAl-Si-Nb系、TiAl-MO-Si系、およびTiAl-MO-C系TiAl基合金でラメラ組織の制御に成功し、特に、TiAl一MO-Si系の一部合金では、種結晶(seeding)を用いない、より一般的な一方向凝固法によってラメラ組織の制御が可能となった。次年度以降にもこのseedingを用いない方式による一方向凝固プロセスについて研究を進め、TiAl基合金の一方向凝固の基礎技術として完成させる。 TiAl-Si系のTi-43Al-3Si(at.%)合金では、非常に優れたクリープ強度が得られているが、粗大なシリサイドが存在するため、目標の室温引張延性を達成することができなかった。しかし、本年度末に、TiAl-MO-C系のTi-46Al-1.5MO-0.2C(at%)合金一方向凝固材のクリープ特性と引張特性が明らかになり、この合金の一方向凝固材が極めて優れたクリープ特性と室温引張特性を示すことが明らかになった。次年度以降、この合金の破壊靭性の測定を含め、できるだけ広範な合金の一方向凝固と力学的特性の研究を進め、目標の力学的特性を有するTiAl基一方向凝固合金を開発する。

Research Products
(21 results)

All Other

All Publications (21 results)

[Publications] M.Yamaguchi et al.: "Creep behavior of TiAl-Si alloys with aligned lamellar microstructures" Proc.Inter.Symp.Gammma TiAl 1999(ISGTA 99). (in press).
[Publications] M.Yamaguchi et al.: "Deformation of PST crystals of a TiAl/Ti_3Al two-phase alloys at 1000℃" Intermetallics. (in press).
[Publications] 山口正治: "TiAl系高比強度金属間化合物の開発-その成果と展望-" 素形材. 39(5). 8-14 (1998)
[Publications] 山口正治: "TiAl基合金の研究と開発における最近の話題" 材料. 47(5). 540-541 (1998)
[Publications] M.Yamaguchi et al.: "Role of the interfaces on the activation of slip systems in the PST TiAl alloy" MRS Symp.Proc.High-Temperature-Ordered Intermetallic alloys VIII. (in press).
[Publications] M.Yamaguchi et al.: "Microstructural control of TiAl-Mo-B alloys by directional solidificaton" Acta Mater.46(18). 6529-6540 (1998)
[Publications] M.Yamaguchi et al.: "Directional solidification of TiAl-Re-Si alloys with aligned γα_2 lamellar microstructures" Intermetallicss. (in press).
[Publications] M.Yamaguchi et al.: "Deformaton and fracture of PST crystals and directionally solidified ingots of TiAl-based alloys" Intermetallics. 6(7-8). 679-683 (1998)
[Publications] M.Yamaguchi et al.: "Directional solidification and creep deformation of TiAl-Si alloys" Proc Inter.Symp.Gamma TiAl 1999(ISGTA 99). (in press).
[Publications] M.Yamaguchi et al.: "Atom probe field ion microscopy of polysynthetically twinned Zr-doped titanium aliminides" Proc Inter.Symp.Gamma TiAl 1999(ISGTA 99). (in press).
[Publications] M.Yamaguchi et al.: "Deformation of BiPST crystals of TiAl produced by diffusion bonding" RMS Symp.Proc.High-Temperature-Ordered Intermetallic Alloy VIII. (in press).
[Publications] M.Yamaguchi et al.: "Crystal growth of TiAl alloys" Intermetaliccs. 6(7-8). 647-652 (1998)
[Publications] M.Yamaguchi et al.: "Microstructure control of nitrogen doped TiAl alloys" Proc.The Third Pacific Rim Conference on Advanced Materials and Processing TMS. 771-776 (1998)
[Publications] M.Yamaguchi et al.: "Al_5Ti_3 precipitates in Al-rich single-phase TiAl" Proc.The Third Pacific Rim Conference on Advanced Materials and Processing TMS. 2499-2453 (1998)
[Publications] M.Yamaguchi et al.: "Deformation and fracture of bi-PST crystals of TiAl" Proc.The Third Pacific Rim Conference on Advanced Materials and Processing TMS. 2413-2418 (1998)
[Publications] M.Yamaguchi et al.: "Procesisng and microstructural control of directionally solidified TiAl-Mo-B alloys" Proc.The Third Pacific Rim Conference on Advanced Materials and Processing TMS. 2367-2372 (1998)
[Publications] M.Yamaguchi et al.: "Current topics in studies of tiAl-base alloys" Proc.The Third Pacific Rim Conference on Advanced Materials and Processing TMS. 2361-2366 (1998)
[Publications] M.Yamaguchi et al.: "Phase stability and deformation of single crystals of TiAl with Al-rich compositions" Proc.Electron Microscopy 1998,Cancun,Mexico,Symp U. 2. 175-176 (1998)
[Publications] M.Yamaguchi et al.: "Microstructure control and Lamellar stability in a cast TiAl as a function of Mo and C" Proc Inter.Symp.Gamma TiAl 1999(ISGTA 99). (in press).
[Publications] M.Yamaguchi et al.: "Interfacial structures and mechanical properties of Titaniumu Aliminides Microstructure and Properties Vol.2 edited by J.C.M.Li" World Scientific(in press),
[Publications] 山口正治: "金属便覧改訂6版第8章10節金属間化合物" 丸善(in press),

1998 Fiscal Year Annual Research Report

TiAl基高クリープ強度DS(一方向凝固)合金の開発とその実証的クリープ試験

Principal Investigator

山口 正治 京都大学, 工学研究科, 教授 (90029108)

Research Products

[Publications] M.Yamaguchi et al.: "Creep behavior of TiAl-Si alloys with aligned lamellar microstructures" Proc.Inter.Symp.Gammma TiAl 1999(ISGTA 99). (in press).

[Publications] M.Yamaguchi et al.: "Deformation of PST crystals of a TiAl/Ti_3Al two-phase alloys at 1000℃" Intermetallics. (in press).

[Publications] 山口正治: "TiAl系高比強度金属間化合物の開発-その成果と展望-" 素形材. 39(5). 8-14 (1998)

[Publications] 山口正治: "TiAl基合金の研究と開発における最近の話題" 材料. 47(5). 540-541 (1998)

[Publications] M.Yamaguchi et al.: "Role of the interfaces on the activation of slip systems in the PST TiAl alloy" MRS Symp.Proc.High-Temperature-Ordered Intermetallic alloys VIII. (in press).

[Publications] M.Yamaguchi et al.: "Microstructural control of TiAl-Mo-B alloys by directional solidificaton" Acta Mater.46(18). 6529-6540 (1998)

[Publications] M.Yamaguchi et al.: "Directional solidification of TiAl-Re-Si alloys with aligned γα_2 lamellar microstructures" Intermetallicss. (in press).

[Publications] M.Yamaguchi et al.: "Deformaton and fracture of PST crystals and directionally solidified ingots of TiAl-based alloys" Intermetallics. 6(7-8). 679-683 (1998)

[Publications] M.Yamaguchi et al.: "Directional solidification and creep deformation of TiAl-Si alloys" Proc Inter.Symp.Gamma TiAl 1999(ISGTA 99). (in press).

[Publications] M.Yamaguchi et al.: "Atom probe field ion microscopy of polysynthetically twinned Zr-doped titanium aliminides" Proc Inter.Symp.Gamma TiAl 1999(ISGTA 99). (in press).

[Publications] M.Yamaguchi et al.: "Deformation of BiPST crystals of TiAl produced by diffusion bonding" RMS Symp.Proc.High-Temperature-Ordered Intermetallic Alloy VIII. (in press).

[Publications] M.Yamaguchi et al.: "Crystal growth of TiAl alloys" Intermetaliccs. 6(7-8). 647-652 (1998)

[Publications] M.Yamaguchi et al.: "Microstructure control of nitrogen doped TiAl alloys" Proc.The Third Pacific Rim Conference on Advanced Materials and Processing TMS. 771-776 (1998)

[Publications] M.Yamaguchi et al.: "Al_5Ti_3 precipitates in Al-rich single-phase TiAl" Proc.The Third Pacific Rim Conference on Advanced Materials and Processing TMS. 2499-2453 (1998)

[Publications] M.Yamaguchi et al.: "Deformation and fracture of bi-PST crystals of TiAl" Proc.The Third Pacific Rim Conference on Advanced Materials and Processing TMS. 2413-2418 (1998)

[Publications] M.Yamaguchi et al.: "Procesisng and microstructural control of directionally solidified TiAl-Mo-B alloys" Proc.The Third Pacific Rim Conference on Advanced Materials and Processing TMS. 2367-2372 (1998)

[Publications] M.Yamaguchi et al.: "Current topics in studies of tiAl-base alloys" Proc.The Third Pacific Rim Conference on Advanced Materials and Processing TMS. 2361-2366 (1998)

[Publications] M.Yamaguchi et al.: "Phase stability and deformation of single crystals of TiAl with Al-rich compositions" Proc.Electron Microscopy 1998,Cancun,Mexico,Symp U. 2. 175-176 (1998)

[Publications] M.Yamaguchi et al.: "Microstructure control and Lamellar stability in a cast TiAl as a function of Mo and C" Proc Inter.Symp.Gamma TiAl 1999(ISGTA 99). (in press).

[Publications] M.Yamaguchi et al.: "Interfacial structures and mechanical properties of Titaniumu Aliminides Microstructure and Properties Vol.2 edited by J.C.M.Li" World Scientific(in press),

[Publications] 山口正治: "金属便覧改訂6版 第8章10節 金属間化合物" 丸善(in press),

山口正治京都大学, 工学研究科, 教授 (90029108)

[Publications] 山口正治: "金属便覧改訂6版第8章10節金属間化合物" 丸善(in press),