コ-ティング相と基材との接合界面の形態制御に関する研究

今年度は、以下についての研究を行った。1.Ni-Al-X系におけるγ'/β界面の状態と添加元素Xの分配挙動について:Ni-25at%Al(γ'相)とNi-50at%Al(β相)に第三元素(Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Cu、Mo、W、Nb、Ta)を適量添加し、高温圧接により拡散対を作製した。この拡散対を900〜1300℃で熱処理し、γ'相とβ相の界面の形態を光顕観察した。その結果、Cr、V、Mn、Fe、Co、Cu、Siを添加したものはγ'/β相界が平滑(安定界面)であったが、Mo、Nb、Ta、Ti、Wを添加したものは平滑ではなく;凸凹のある乱れた界面(不安定界面)となることが明らかになった。この界面について、電子顕微鏡で界面近傍のγ'相とβ相の方位関係を調べたところ、BCC/FCC間の析出に見られるKurdjumov-Sacksの関係であることがわかった。また、γ'相とβ相に対する添加元素の分配を実験的に明らかにした。2.Ni-Al-X系におけるγ'/β平衡と界面状態の関係:乱れた界面を生じさせるNi-Al-X系状態図の特徴として次の点が挙げられる。(1)γ'/β界面を乱す添加元素Xは、β相よりγ系相へ多く分配する。(2)γ'/β界面が乱れるNi-Al-X系の状態図では、X元素の添加によりγ'相もβ相も共に単相域が狭められる。以上のようなγ'/β両相へのX原子の分配挙動によって、界面凹部におけるγ'相内のAl原子の濃度分布が逆勾配となり、β相の成長が制御される。その結果、凸部と凹部における成長速度の差異がさらに助長されて界面の不安定性がますます激しくなると考えられる。以上のような状態図に基づく説明により、拡散対内の不安定界面の生成原因を解明した。

今年度は、以下についての研究を行った。1.Ni-Al-X系におけるγ'/β界面の状態と添加元素Xの分配挙動について:Ni-25at%Al(γ'相)とNi-50at%Al(β相)に第三元素(Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Cu、Mo、W、Nb、Ta)を適量添加し、高温圧接により拡散対を作製した。この拡散対を900〜1300℃で熱処理し、γ'相とβ相の界面の形態を光顕観察した。その結果、Cr、V、Mn、Fe、Co、Cu、Siを添加したものはγ'/β相界が平滑(安定界面)であったが、Mo、Nb、Ta、Ti、Wを添加したものは平滑ではなく;凸凹のある乱れた界面(不安定界面)となることが明らかになった。この界面について、電子顕微鏡で界面近傍のγ'相とβ相の方位関係を調べたところ、BCC/FCC間の析出に見られるKurdjumov-Sacksの関係であることがわかった。また、γ'相とβ相に対する添加元素の分配を実験的に明らかにした。2.Ni-Al-X系におけるγ'/β平衡と界面状態の関係:乱れた界面を生じさせるNi-Al-X系状態図の特徴として次の点が挙げられる。(1)γ'/β界面を乱す添加元素Xは、β相よりγ系相へ多く分配する。(2)γ'/β界面が乱れるNi-Al-X系の状態図では、X元素の添加によりγ'相もβ相も共に単相域が狭められる。以上のようなγ'/β両相へのX原子の分配挙動によって、界面凹部におけるγ'相内のAl原子の濃度分布が逆勾配となり、β相の成長が制御される。その結果、凸部と凹部における成長速度の差異がさらに助長されて界面の不安定性がますます激しくなると考えられる。以上のような状態図に基づく説明により、拡散対内の不安定界面の生成原因を解明した。