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

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異種材料の接合界面の形態は、材料の特性に大きな影響を及ぼすので、界面の形態的特徴を理由づける成長機構を明確にする事が、複合材料の研究開発に重要である。本研究では、耐熱材料の主流であるNi基超合金のコ-ティング相と基材との界面に注目して、NiーAlーX系のβ相(B2)とγ相(fcc)を接合した場合に生じるγ′(Ll_2)/γ及びβ/γ界面の形状について拡散対による実験を行い、その形状を支配する因子について検討を行った。1.γ′/γ異相界面の状態:NiーAlーX系(X:Co、Cr、Cu、Fe、Mn、Mo、Nb、Si、Ta、Ti、V、W)は、Cr及びFeを第3元素として添加した場合に凹凸のある不安定界面となった。この場合のγ′相及びγ相間の相平衡は、CrとFeの添加量が増すほど両相の単相域が狭まり、かつCrとFeはγ相に濃縮するという状態図的な特徴を有している。この様な不安定界面の成因は、反応中の界面に生成する突起の内外での組成分布と、それに従った各成分元素の拡散方向を考えることにより説明できる。2.β/γ異相界面の形態:β相とγ相とが広い組成範囲で直接平衡を示すNiーAlーCo系、NiーAlーFe系、NiーAlーMn系について作成した拡散対のβ/γ界面は主に、β+γ2相域のタイラインを横切る様な組成の組合せの場合に不安定化した。この場合、状態図的な特徴よりも母合金の組成の組合せが重要であり、拡散対中の組成分布を状態図上にプロットした拡散経路と、2相領域の相境界線及びタイラインとの幾何学的関係によって説明できる。