コーティング及び熱処理法を併用した金属間化合物の傾斜機能化による強靭化の基礎研究

本研究では傾斜熱処理を施したTiAl金属間化合物を母材とし、その表面に金属のコーティング薄膜を蒸着することによってき裂・発生、き裂伝ぱにより効果のある傾斜機能材料を開発するための基礎技術を確立することを目的とした。具体的には、傾斜機能を持たせたTiAl金属間化合物の表面に最も低コストで簡便に一様なコーティング層を生成する事が可能である真空蒸着装置を用いて、延性の優れた金やチタンのコーティングを温度、膜厚、真空度といった条件を種々変化させ施し、その場合の機械的性質を評価することによって、多層構造とした傾斜機能材料の強度評価を行い次のことが明らかとなった。多層構造とした金属間化合物の疲労強度試験を行った結果、母材のみの場合のものより疲労き裂の発生は著しく遅れ、なおかつき裂伝ぱ速度も遅くなっていた。また、疲労寿命及び疲労き裂伝ぱ特性の向上には母材に残留しているひずみないしは応力が大きく影響を及ぼしていた。さらに、母材の最適な傾斜機能化熱処理法を確立し、併せてX線プロファイル解析及び残留応力評価技術の開発を行うことにより微視的格子ひずみ及び転位密度を求め多層構造物の非破壊的な評価法を確立した。この手法により母材の最適熱処理条件が決まりコーティング後の機械的性質も安定したものが得られるようになった。また、最適なコーティング条件を効率よく決定することも可能となった。得られた知見の内一部はX線解析を主体に後述の研究業績として発表した。以上の研究結果から傾斜機能材料開発の製造プロセス確立のための有用な多くの知見を得ることができた。

本研究では傾斜熱処理を施したTiAl金属間化合物を母材とし、その表面に金属のコーティング薄膜を蒸着することによってき裂・発生、き裂伝ぱにより効果のある傾斜機能材料を開発するための基礎技術を確立することを目的とした。具体的には、傾斜機能を持たせたTiAl金属間化合物の表面に最も低コストで簡便に一様なコーティング層を生成する事が可能である真空蒸着装置を用いて、延性の優れた金やチタンのコーティングを温度、膜厚、真空度といった条件を種々変化させ施し、その場合の機械的性質を評価することによって、多層構造とした傾斜機能材料の強度評価を行い次のことが明らかとなった。多層構造とした金属間化合物の疲労強度試験を行った結果、母材のみの場合のものより疲労き裂の発生は著しく遅れ、なおかつき裂伝ぱ速度も遅くなっていた。また、疲労寿命及び疲労き裂伝ぱ特性の向上には母材に残留しているひずみないしは応力が大きく影響を及ぼしていた。さらに、母材の最適な傾斜機能化熱処理法を確立し、併せてX線プロファイル解析及び残留応力評価技術の開発を行うことにより微視的格子ひずみ及び転位密度を求め多層構造物の非破壊的な評価法を確立した。この手法により母材の最適熱処理条件が決まりコーティング後の機械的性質も安定したものが得られるようになった。また、最適なコーティング条件を効率よく決定することも可能となった。得られた知見の内一部はX線解析を主体に後述の研究業績として発表した。以上の研究結果から傾斜機能材料開発の製造プロセス確立のための有用な多くの知見を得ることができた。