Ll_0型金属間化合物TiAlのDO_<22>型金属間化合物Al_3Ti析出による組織制御

本研究の目的は、次世代の高温耐熱構造用材料として期待されているLl_0型金属間化合物TiAlに、同じ面心立方構造を基本構造としていて、その格子定数やその比であるc/aも近い、Al-rich側に存在するDO_<22>型金属間化合物Al_3Tiを整合、もしくは半整合析出分散させることで、必ずしも十分な高温変形強度を有しているとはいえないTiAl金属間化合物に対して比強度の高い、効果的な析出強化相を導入する可能性を探ることである。両相はTi-Al2元系では隣接しないため、本研究ではまずTi-Al-Nb3元系のAlコーナー近傍における相領域や融点、固相反応を明確にした。その結果、広い組成範囲で(Ti,Nb)AlとAl_3(Ti,Nb)は平衡していること、その大部分の領域の初晶はAl_3(Ti,Nb)であることが判明した。また、熱処理により、初晶Al_3(Ti,Nb)および(Ti,Nb)Al両相中に互いが析出することが確認された。このことは、TiAl単相中に、Al_3Tiを析出させ得ることを示唆する。2相領域での硬さ試験を行ったところ、熱処理によって硬さは上昇しているが、上昇量が特に大きい領域があり、その組成は決まったTie-Line上に存在することから、この平衡組成近傍はTiAl、Al_3Tiいずれの単相合金にも熱処理によって第2相を析出させて機械的性質を向上させうる可能性が高いものと考えられる。

本研究の目的は、次世代の高温耐熱構造用材料として期待されているLl_0型金属間化合物TiAlに、同じ面心立方構造を基本構造としていて、その格子定数やその比であるc/aも近い、Al-rich側に存在するDO_<22>型金属間化合物Al_3Tiを整合、もしくは半整合析出分散させることで、必ずしも十分な高温変形強度を有しているとはいえないTiAl金属間化合物に対して比強度の高い、効果的な析出強化相を導入する可能性を探ることである。両相はTi-Al2元系では隣接しないため、本研究ではまずTi-Al-Nb3元系のAlコーナー近傍における相領域や融点、固相反応を明確にした。その結果、広い組成範囲で(Ti,Nb)AlとAl_3(Ti,Nb)は平衡していること、その大部分の領域の初晶はAl_3(Ti,Nb)であることが判明した。また、熱処理により、初晶Al_3(Ti,Nb)および(Ti,Nb)Al両相中に互いが析出することが確認された。このことは、TiAl単相中に、Al_3Tiを析出させ得ることを示唆する。2相領域での硬さ試験を行ったところ、熱処理によって硬さは上昇しているが、上昇量が特に大きい領域があり、その組成は決まったTie-Line上に存在することから、この平衡組成近傍はTiAl、Al_3Tiいずれの単相合金にも熱処理によって第2相を析出させて機械的性質を向上させうる可能性が高いものと考えられる。