材料学的緒因子の制御による耐熱金属間化合物の強靱化

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金属間化合物には高温構造材料として有望なものが多いにもかからわず、実用化されていない。その原因は室温付近で著しく脆く、信頼性に欠けることにある。本研究は、高温構造材料としての金属間化合物の潜在的能力に着目して、実用上、最大の障害である室温付近の脆さを克服するために、材料学的緒因子、つまり、結晶構造、粒界構造、規則度、活動すべり系、ミクロ組織等を設計・制御して強さと靱性を備えた金属間化合物を創製することを目的として行われたもので、本年度に得られた主な成果は以下のように要約される。1.微量第三元素添加(マイクロアロイング)によるNi_3Alの粒界破壊の仰制Ni_3Alの室温延性に及ぼす、ボロン(B)、化学両論組成からのずれ、および熱処理条件の影響を調べた。炉冷の場合は、76at.%Niに0.1wt.%のBを添加したものが最大の伸びを示した。また、B添加量が少ない場合は徐冷試料が、多い場合は水焼き入れ試料がより大きい伸びを示し、粒界に適当量のBが偏析した場合に、延性化効果が最大であることが裏付けられた。1.0wt.%のZr、MOおよびNbの添加によっても、Ni_3Alは延性化した。Bは粒界に偏析してNi_3Alを延性化することが知られているが、Zr等の場合も、同様の効果によるものか否か不明であり、その解明が今後の課題である。2.多量第三元素添加(マクロアロイング)によるTiAlの結晶構造の制御軽量耐熱材料とし期待されるTiAlは、へき開破壊しやすいため実用化が阻まれている。結晶構造をfctのL1_φから、マクロアロイングによって結晶の対称性の高いfccやbccに変えることにより延性化できないか試みた。擬二元系TiAl_<1-x>Zrx化合物ではTi_2AlZr付近でbcc型のB2化合物が得られた。この金属間化合物の機械的性質、特に引張応力ひずみ曲線を測定し、延性化の条件を明らかにすることが、今後の課題である。