チタン系およびシリコン系金属間化合物の酸化機構と耐酸化特性

この研究では,チタン系,シリコン系金属間化合物のうち,Ti_5Si_3およびTiAlについて耐酸化特性を調ベた。その中で,酸化機構を明らかにするためには,化合物本来の特性を把握する必要があるとの観点から,高純度素材を用いた実験を行った。TiAlについては,これまでの用いられてきた普通純度素材についても比較実験を行った。窒者らはこれまで,Ti_5Si_3の酸化皮膜は外側にTio_2,その内側にSiO_2から形成されていることを明らかにし,これらはこれまで報告されているような生成の自由エネルギーや酸化物の平衡解離圧の観点からは説明できないことを示してきた。今回,白金をマーカーとした実験から,TiO_2はそのマーカーより外側に形成され,Ti_5Si_3のTiO_2はTiの外方拡散により形成されていることを直接示した。この事実は,その形成機構を明らかにする上で重要である。TiAlの酸化実験では,その酸化皮膜の形態は低料の純度に関係なく,これまで報告されているように,外側にTiL_2,内側にAl_2O_3から成ることがわかった。しかし,その酸化速度は1073Kと1173Kでは高純度材の方が約20%大きく,1273Kでは逆で,純度による差が顕著であった。これらの結果を基に,TiAlの酸化機構を明らかにするため,高純度TiAlについて白金をマーカーとした酸化試験を行った。その結果,TiAlについてもTiL_2は白金よりも外側に形成され,TiAlのTiL_2もTiの外方拡散によって形成されることがわかった。この事実を基に,TiAlの耐酸化性に対する不純物の効果について検討し,Ti,Alの素材中の主な不純物元素のうち,Fe,Cu,MgはTiO_2の形成を促進し,Clは抑制し,Siは変化させないとの考え方を示した。同様な考え方を,これまで報告されているTiAlの耐酸化性に対する各元素の効果に適用し,Nb,Moや周期律表のVb,VTb族元素が耐酸化性を向上させることへの統一的知見を与えた。

この研究では,チタン系,シリコン系金属間化合物のうち,Ti_5Si_3およびTiAlについて耐酸化特性を調ベた。その中で,酸化機構を明らかにするためには,化合物本来の特性を把握する必要があるとの観点から,高純度素材を用いた実験を行った。TiAlについては,これまでの用いられてきた普通純度素材についても比較実験を行った。窒者らはこれまで,Ti_5Si_3の酸化皮膜は外側にTio_2,その内側にSiO_2から形成されていることを明らかにし,これらはこれまで報告されているような生成の自由エネルギーや酸化物の平衡解離圧の観点からは説明できないことを示してきた。今回,白金をマーカーとした実験から,TiO_2はそのマーカーより外側に形成され,Ti_5Si_3のTiO_2はTiの外方拡散により形成されていることを直接示した。この事実は,その形成機構を明らかにする上で重要である。TiAlの酸化実験では,その酸化皮膜の形態は低料の純度に関係なく,これまで報告されているように,外側にTiL_2,内側にAl_2O_3から成ることがわかった。しかし,その酸化速度は1073Kと1173Kでは高純度材の方が約20%大きく,1273Kでは逆で,純度による差が顕著であった。これらの結果を基に,TiAlの酸化機構を明らかにするため,高純度TiAlについて白金をマーカーとした酸化試験を行った。その結果,TiAlについてもTiL_2は白金よりも外側に形成され,TiAlのTiL_2もTiの外方拡散によって形成されることがわかった。この事実を基に,TiAlの耐酸化性に対する不純物の効果について検討し,Ti,Alの素材中の主な不純物元素のうち,Fe,Cu,MgはTiO_2の形成を促進し,Clは抑制し,Siは変化させないとの考え方を示した。同様な考え方を,これまで報告されているTiAlの耐酸化性に対する各元素の効果に適用し,Nb,Moや周期律表のVb,VTb族元素が耐酸化性を向上させることへの統一的知見を与えた。