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TiAl合金に対する耐酸化性皮膜の傾斜化

TiAl合金抗氧化膜的分级

基本信息

批准号：
09229245
负责人：
間渕博
金额：
$ 0.96万
依托单位：
Osaka Prefecture University
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：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

[目的]宇宙・航空機用あるいは高効率を目標とする各種エンジン用の新しい耐熱構造材料として,現在,もっとも有力な候補材の一つにTi-Al系金属間化合物のTiAl合金(L1_0型,γ相)がある.しかし,この材料は耐酸化性が必ずしも十分でなく,耐酸化処理を施さなければ高温での使用は700℃が限界と言われている.一方,Ti-Al-X(X=Cr,Mnなど)系でみられるL1_2型Al_3Ti基合金は耐酸化特性がきわめて優れており,およそ1000℃まで使用可能と考えられる.また最近,Al_3TiにCrあるいはMnを多量(13〜16at%)に添加したL1_2型合金は,比較的良好な組織と延性を示すことがわかってきた.さらに,Ti-Al-X系におけるL1_0型およびL12型合金は互いに安定相として平衡して存在できるだけでなく,両相はきわめて類似した結晶構造と格子定数を有している.したがって,L1_2型合金をTiAl合金に対する耐酸化性の皮膜として使用できると考えられる.しかし,TiAl合金とL1_2型Al_3Ti基合金の間には熱膨張係数の違いをはじめ,各種機能(材料特性)に相違があるためこの二相間をさらに傾斜化させることが必要である。申請者らは,Ti-Al-Cr系におけるL1_0型およびL1_2型合金の相平衡関係を明らかにし,両相からなる拡散対を作製して接合状態および拡散層を詳細に調べたところ,組成および組織が良好に傾斜化することを明らかにした.そこで本研究では,拡散皮膜とすることがもっとも有効であると考え,種々の方法で被覆(コーティング)処理ならびに拡散処理を行って耐酸化性の傾斜化皮膜について検討した.[方法]Ti_<52>Cr_5Al_<43>組成(at%)のTiAl合金(α_2相とβ相を少し含む)を基盤材料として,Ti_<25>Cr_<14>Al_<61>組成(L1_2型合金組成)が目標となるように蒸着法および粉末パック法により皮膜を作製した.前者では蒸着後に拡散処理を施して皮膜を傾斜化させた.一方,後者では各種粉末(各元素粉末,合金粉末,Al_2O_3粉末,Cr_2O_3粉末,NH_4Cl粉末など)を種々の割合で配合したパック材を用い,真空中あるいはAr雰囲気中でコーティング処理を行った.[結果]現在,粉末パック法によりL1_2相の拡散皮膜を形成させることに成功した.この方法では合金粉末をパック材としており,したがって,合金粉末と基盤との拡散,すなわち表面拡散が重要な役割を果たしているとが考えられる.被覆層(拡散層)の組成および組織の傾斜化は現在調査中である.蒸着法によっても拡散皮膜の形成は可能と考えられ,検討中である。

[Objective] TiAl alloys (L1_0 type,γ phase) of Ti-Al intermetallic compounds are among the most promising candidate materials for new heat resistant structural materials for space and aircraft applications. This material is acid resistant and has a high temperature limit of 700℃. On the other hand,Ti-Al-X(X=Cr,Mn) system is suitable for L1_2 type Al_3Ti based alloys. Recently, Al_3Ti and Mn have been added in large amounts (13 ~ 16at%) to L1_2-type alloys, showing good microstructure and ductility. In addition,Ti-Al-X alloys of L1_0 and L12 type have stable phases and equilibrium phases. L1_2-type alloys are suitable for acid resistance and corrosion resistance of TiAl alloys. The thermal expansion coefficient of TiAl alloy and L1_2 Al_3Ti base alloy is different from each other, and various functions (material characteristics) are different from each other. The phase equilibrium relationship of Ti-Al-Cr alloy L1_0 and L1_2 is clearly defined by the applicant, and the phase dispersion is controlled by the phase dispersion. The bonding state and dispersion layer are adjusted in detail. The composition and structure are well inclined. In this study, the coating treatment and the dispersion treatment were studied. [Method] <52><43>TiAl alloy (α_2 phase and β phase with minor content) with Ti_Cr_5Al_composition (at%) as substrate material,Ti_<25>Cr_<14>Al_<61>composition (L1_2 type alloy composition) as target material, vapor deposition method as powder and coating method as coating material. The former is treated with a thin film after evaporation. In one case, the latter is composed of various powders (elemental powders, alloy powders, Al_2O_3 powders, Cr_2O_3 powders, NH_4Cl powders). [Result] Now, powder separation method is successful in forming L1_2 phase dispersion film. This method is used to prepare alloy powder, alloy powder and substrate. The composition and structure of the coating layer (dispersion layer) are inclined. The method of evaporation is to form a thin film.