軽量耐熱O相基チタン合金の金属組織制御による室温特性及び高温特性の両立

2004 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16560619
• Research Institution: National Institute for Materials Science
• Principal Investigator: 萩原 益夫 独立行政法人物質・材料研究機構, 材料研究所, 主席研究員 (80354182)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 江村 聡 独立行政法人物質・材料研究機構, 材料研究所, 主任研究員 (00354184) ; 何 国 独立行政法人物質・材料研究機構, 材料研究所, 特別研究員
• Keywords: チタン金属化合物 / 軽量耐熱 / ガスアトマイズ法 / HIP処理 / 加工熱処理 / 粒径制御 / 金属組織 / 機械的性質

Research Abstract

Ti2AlNb化合物(O相)を主要な構成相としたO相基合金は、加工性、破壊靱性に優れた新しいタイプの軽量耐熱材料である。本研究では報告者が開発したTi-22Al-20Nb-2Wなる組成のO相基合金を対象に、加工熱処理を施して粒径を微細粒から粗大粒にまで変化させることを試みる。このような処理材について室温延性及びクリープ特性を評価し、室温延性とクリープとがバランス良く優れるような粒径を明確にする。平成16年度は、合金素材の製造及び加工熱処理条件の検討に焦点を絞った。
1.合金素材の製造
通常の溶解法により溶製した直径50mm、長さ約500mmの丸棒インゴットの先端を溶解し、と同時に溶湯に高速のアルゴンガスを吹き付けることにより平均粒径が80μmのTi-22Al-20Nb-2W合金粉末を製造した。次にこのような合金粉末を直径が約50mm、長さ80mmのステンレス管に真空封入した後、200MPa/1373K/10.8ksの条件でHIP処理し合金粉末の緻密化を行った。
2.加工熱処理によるTi-22Al-20Nb-2W合金のB2粒径制御
HIP処理したTi-22Al-20Nb-2W緻密化素材を(・+B2)二相域中の1050℃で熱間圧延し、一辺が約12mmの角材を得た。これらの圧延材を再度(・+B2)二相域に保持した。保持温度、保持時間を変えることにより、B2粒径を微細粒(直径10μm程度)から粗大粒(直径200μm)にまで広範囲に変化させることが可能となった。引張り強度及び延性は粒径が細かくなるほど増加し、一方定常クループ速度は粒径が大きくなるほど低下した。また定常クリープ速度は粒内金属組織にも大きく依存して変化することも判明した。