プラズマ中での反応と超急冷凝固によるTiAl-TiCナノ複合材料

等离子体反应和超快速凝固TiAl-TiC纳米复合材料

• 批准号: 05650728
• 负责人: 村上 健児
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-05650728/
• 关键词: プラズマ溶射; 複合粉末; 反応; 超急冷凝固; TiAl金属間化合物; TiB_2; 複合材料

優れた高温強度や耐酸化性を有する新しい軽量耐熱材料の開発を目的として、軽量且つ高比強度を有するTiAl基金属間化合物中に高融点、高硬度かつ耐酸化性に優れたTiB_2粒子を微細に分散させた、いわゆる分散強化複合材料を作製した。なお、当初はTiC粒子の分散を目指したが、実験上これが困難であったため分散粒子をTiB_2とした。まず、機械的作用を加えることにより核粒子表面に微小粒子を被覆するメカノフュージョン処理装置を用いて、Ti_3Al合金粉末とB粉末からTi_3Al合金粉末の周囲にB粉末を圧着させた複合粉末を作製した。次に、この複合粉末を減圧中でプラズマ溶射した。溶射中、この複合粉末はプラズマフレーム中で加熱され、Ti_3Al粉末が溶融し、その中にB粉末が急速に溶解する。さらに、このTi_3Al溶滴が基板に衝突、急冷凝固するときに、BがTiと反応してTiB_2粒子が晶出する。実験では、溶射距離とチャンバー内圧力をそれぞれ20cmおよび26.6kPaとし、また、(a)基板を直接水冷した場合と、(b)冷却水と基板との間に黒鉛板を挟むことにより基板を間接的に冷却した場合の2種類について溶射を行った。その結果、(a)、(b)共に溶射皮膜特有の層状のマトリックス中に粒径が0.1〜1μmの第2相粒子が分散した組織が得られた。また、それらは、X線回折結果よりそれぞれTi_3Al相およびTiB_2相であることが分かった。さらに、(b)では基板との界面近傍において微細なTiB_2が特に多量に晶出していた。これは、急冷凝固することによりBを過飽和に固溶したTi_3Al相から、自己焼鈍作用によりTiB_2が晶出したことによるものと考えられる。このことより、基板から離れた場所においても、適切な熱処理を行うことにより微細なTiB_2が多量に晶出した同様の複合組織が得られるものと期待される。

Optimal れ た acidification resistance high temperature strength や を have す る new し い 軽 quantity heat-resistant material の open 発 を purpose と し て, 軽 quantity and つ specific strength を have す る TiAl funds belong to compound between に high melting point, high hardness か つ acidification resistance に optimal れ た TiB_2 superfine particle を に scattered さ せ た, い わ ゆ る scattered aggrandizement is compound materials を system し た. Youdaoplaceholder0, the initial purpose of the <s:1> dispersion of を TiC particles was to たが たが, and experimentally, it was difficult to <s:1> disperse the particle をTiB_2と たた. ま ず, the action of mechanical を plus え る こ と に よ り nuclear particle surface に tiny particles を coating す る メ カ ノ フ ュ ー ジ ョ ン を 処 manage device with い て, Ti_3Al と B alloy powder powder か ら Ti_3Al alloy powder の weeks 囲 に B powder を 圧 the さ せ た composite powder を cropping し た. In the を depressurization of the に and <s:1> <s:1> composite powder, でプラズ を is dissolved to た. Dissolve shot, こ の composite powder は プ ラ ズ マ フ レ ー ム で in heating さ れ, Ti_3Al powder が melt し, そ の す に B powder が に rapidly dissolve る. さ ら に, こ の Ti_3Al drip が substrate に conflict, rapid cooling solidification す る と き に, B が Ti と 応 し て TiB_2 が crystal particles out す る. Be 験 で は, dissolve shot distance と チ ャ ン バ ー pressure within を そ れ ぞ れ 20 cm お よ び 26.6 kPa と し, ま た, (a) substrate を direct water-cooling し と た occasions, (b) cooling water と substrate と の に between black lead plate を carry む こ と に よ り substrate を indirect cooling し に た occasions の 2 kinds に つ い shot line を っ て soluble た. そ の results, (a), (b) に dissolve shot skin membranes の unique layered の マ ト リ ッ ク ス に が particle size 0.1 ~ 1 mu m の が second phase particles dispersed し た group が ら れ た. The results of また, それら それら, and X-ray refolding show that the よ それぞれTi_3Al phase およびTiB_2 phase である である とが とが are respectively それら った. さ ら に, (b) で は substrate と の interface nearly alongside に お い て imperceptible な TiB_2 が, に に abundant crystal out し て い た. こ れ は, rapid cooling solidification す る こ と に よ り B を supersaturated solid solution し に た Ti_3Al phase か ら, 焼 blunt their role に よ り TiB_2 が crystal out し た こ と に よ る も の と exam え ら れ る. こ の こ と よ り, substrate か ら from れ た places に お い て も line, adequate heat な 処 を う こ と に よ り imperceptible な TiB_2 が に abundant crystal out し た with others の compound tissue が ら れ る も の と expect さ れ る.

项目成果

K.Murakami et al.: "Rapidly solidified TiAl-TiB_2 composites produced by reactive thermal spraying of Ti-Al-B composite powder." Materials Science and Engineering,A. (発表予定).

K. Murakami 等人：“通过 Ti-Al-B 复合粉末反应热喷涂制备的快速固化 TiAl-TiB_2 复合材料，材料科学与工程，A”。