超高温用金属ダイシリサイドの高温酸化モデル確立のためのデータベースの構築

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13450289
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 黒川 一哉 北海道大学, エネルギー先端工学研究センター, 教授 (00161779)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大笹 憲一 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (90111153)
• Keywords: 超高温材料 / 金属ダイシリサイド / 耐酸化性 / 酸化皮膜構造 / 同時酸化 / 複合酸化物皮膜

Research Abstract

本研究の目的は,将来の耐酸化性超高温材料として期待されている各種金属ダイシリサイドを酸化様式の観点から分類し,最終的にデータベースに基づいた酸化モデルを構築することによって,優れた耐酸化性を有する金属ダイシリサイドの条件を明確にすることにある.これまでの実験結果に関する検討から,金属ダイシリサイドの酸化様式は次の3つに概ね分類できることが推察された.
(a)Siの選択酸化によるシリカ皮膜形成(CrSi_2,FeSi_2,CoSi_2など)
(b)金属酸化物の蒸発によるシリカ皮膜形成(MoSi_2,WSi_2,VSi_2,ReS_<1.75>など)
(c)金属酸化物とSi酸化物の混合酸化物皮膜形成(NbSi_2,TaSi_2など)
昨年度までは,主として(a)および(b)に分類されるシリサイドについて研究を行い,それに続いて本年度は主として(c)の様式を示す金属ダイシリサイド,特にNbSi_2の酸化特性に関する研究を進めた.得られた結果の概要を以下に述べる.
(1)NbSi_2とTaSi_2はすべての温度域においてNbとSiおよびTaとSiの同時酸化を起こし,複合酸化物皮膜を形成する.
(2)Nbsi_2は1073K付近の温度で,SiO_2がアモルファス相から結晶質クリストバライト相へ相変化するため,酸化皮膜が多孔質となり激しい酸化挙動を示す.高温度において形成される酸化皮膜も多孔質となる.
(3)酸化皮膜の多孔質化を抑制するためにB添加を試みた.その結果,ボロシリケート相の形成により酸化皮膜の多孔質化を防止でき,NbSi_2の耐酸化性は著しく向上した.

Research Products

• [Publications] J.Kuchino: "Effect of Microstructure on Oxidation Resistance of MoSi_2 Fabricated by Spark Plasma Sintering"Vacuum. (印刷中). (2004)
• [Publications] 松下 真也: "放電プラズマ焼結したB添加NbSi_2の高温酸化挙動"粉体および粉末冶金. (印刷中). (2004)
• [Publications] T.Nakagiri: "Evaporation Behavior of SiO_2 in N_2-O_2-H_2O Atmospheres"Materials Transactions. 45・2. 334-337 (2004)
• [Publications] J.Kuchino: "Structure and Oxidation Resistance of MoSi_2 Synthesized by Spark Plasma Sintering"Advances in Plasma Science. 4. 451-454 (2003)