高融点金属アルミナイドの爆発粉体成形とそのプロセス理論解析

点击翻译按钮获取中文摘要

Ti-Al系あるいはNi-Al系に代表される、高融点金属アルミナイドは高強度、高クリープ強度を有し、次世代の構造材料と期待されているが、1)従来の溶製法では微細組織を得ることが難しく、本来の延性・靭性を達成できず、また加工も困難を伴うこと、2)P/M法でもPREP法による急冷粉末を利用するか、SHS法を用いないと、特性改善・ネット成形が困難であることなど、新しい材料プロセシングの開発が必要とされる材料である。研究者らは、衝撃波を利用して元素粉末からアルミナイドを合成する新材料プロセシングとして衝撃反応合成プロセスの開発研究を行ってきた。特に、本年度は従来の軸対称型セルによる回収実験に加えて、一段式火薬銃による、平面衝撃波を利用した回収実験を行い、1)衝撃速度・初期粉末密度により合成条件がどのように変化するか、2)衝撃反応合成における基礎過程を生成組織から推定すること、3)初期温度を制御して、その衝撃誘起反応への影響を調べることを目的とした。1),3)に関しては300GPaまでの圧力範囲で反応条件を明らかにするとともに、500度までの初期温度上昇・保持に成功するとともに、初期温度により反応時の圧力が大きく減少することが明かとなった。2)に関しては、衝撃反応前における機械的混合・不安定流動化が基礎プロセスとして重要でることも見いだした。上記の実験的な検討に加えて、2次元/軸対称衝撃波伝播・構造解析を行い、衝撃波伝播に伴う高圧力・高温度の過渡応答を明らかにするとともに、特に軸対称系では実験において観察される反応領域が、衝撃波の高圧力が集中するMach-Stem領域に対応することを示した。現在、アルミナイドのより正確なユゴニオデータを実測しており、化学反応の影響も加味することで、アルミナイドさらにシリサイド合成プロセスの設計に役立てたいと考えている。