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TiAl系金属間化合物の爆発成形とその衝撃波構造

TiAl基金属间化合物的爆炸成形及其冲击波结构

基本信息

批准号：
03238106
负责人：
相澤龍彦
金额：
$ 1.15万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1991
资助国家：
日本
起止时间：
1991 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

TiAl系金属間化合物は高温強度・耐熱性等に優れ,次世代構造材料として注目されており,特に組織制御性の利点から自己反応焼結を利用した粉末治金プロセスが重要視されている。爆発粉体成形プロセスは,数μsec間に約10〜20GPa程度に上昇する衝撃圧力を用いて,対象の原料粉末を衝撃固化し,圧力上昇に数100nsec遅れて上昇する高温度とを併用して反応焼結を行させて,NearーNet成形と物質創製・材料組織制御を達成するものであり,一連のSHSプロセスの中にあって高速反応型プロセスである。本研究では,軸対称衝撃波を利用するプロセス設計・回収セル設計を行うとともに,一連の回収実験(爆轟速度・初期粉体密度をパクメ-タとして)により,以下の知見を得た。(1)回収試料にマッハ軸が形成される実験において,出発粉体(Ti/Al比を原子比1.0)に対して,マッハ軸内部にTiAl単相が創製される。(2)衝撃波構造,すなわち中心から周辺に向って衝撃圧力が急速に減衰することに対応して,中心部ではγ単相が出現し,マッハ軸前後でγーα混合相,Ti粒表面近傍でのTi_3Al相生成,さらに周辺部では未反応層が存在する。(3)爆轟速度・初期粉体密度をパラメトリックに変化させたことにより,TiAl系金属間化合物が回収可能な(反応可能な)領域・最適条件として,低爆速(4000〜5000m/sec)ー低密度(50〜60%:相対密度),高爆速(5000〜6000m/sec)ー高密度(60〜70%:相対密度)の2領域が有望である。爆発粉体成形プロセスの利点は,(1)短時間プロセス,(2)上記の最適条件下で比較的大型試料も作成できる,(3)急冷/超急冷処理を併用することによって組織制御性が向上することがあり,今後より一層の材料プロセス研究が必要とされる。

TiAl intermetallic compounds are excellent in high temperature strength, heat resistance, etc., and the next generation of structural materials are important for attention. The explosive powder forming process is carried out by increasing the impact pressure by about 10 ~ 20GPa in several μsec, and the raw material powder is subjected to impact solidification. The pressure is increased by several 100nsec, and the high temperature is used for reverse sintering. In order to achieve the material structure control, the SHS forming process is carried out at high speed. In this study, we obtained the following results from the study on the design and recovery of shock wave using axis-symmetrical shock wave. (1)The sample was prepared from TiAl and TiAl in Ti/Al ratio of 1.0. (2)The shock wave structure is characterized by rapid attenuation of shock pressure from the center to the periphery, appearance of γ-phase in the center, γ-α mixed phase in the front and back of the axis, formation of Ti_3Al phase near the surface of Ti particles, and existence of non-reflective layer in the periphery. (3)Detonation velocity·Initial powder density·Range of possibility of reversion·Optimum conditions: Low detonation velocity (4000 ~ 5000m/sec), low density (50 ~ 60%: relative density), high detonation velocity (5000 ~ 6000 m/sec), high density (60 ~ 70%: relative density) and 2 ranges are expected. The advantages of explosive powder forming process are as follows: (1) short-time powder forming process,(2) preparation of large-scale samples under the optimum conditions mentioned above,(3) combination of quenching/ultra-quenching treatment, and improvement of microstructure control. Therefore, it is necessary to study the forming process of one-layer materials in the future.