金属間化合物TiAlの酸化に及ぼす空気中の水蒸気量の影響

空气中水蒸气含量对金属间化合物TiAl氧化的影响

• 批准号: 08650814
• 负责人: 吉原 美知子
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Yokohama National University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08650814/
• 关键词: 高温酸化; 金属間化合物; TiAl; 水蒸気分圧; 雰囲気

金属間化合物TiAlは構造用軽量耐熱材料として期待されているが、高温での耐酸化性は十分ではない。TiAlの酸化特性は純酸素中よりも空気中の方が劣り、空気中の窒素により影響を受けることが知られている。しかし、雰囲気中の他の要素、例えば、ジェットエンジン部材として使用する場合、燃料の燃焼により発生した水蒸気や二酸化炭素の影響を受けるか否かは明らかではない。そこで、本研究ではTiAlの酸化特性に及ぼす雰囲気中の水蒸気量の影響を検討した。試料にはほぼ化学量論組成のTiAlを用い、水蒸気量は市販の高純度空気(露点-40℃以下)を一定温度の水中にバブリングさせることにより変化させた。酸化試験は1気圧の雰囲気中で800〜900℃で行った。雰囲気中の水蒸気の分圧は10^<-4>〜2×10^<-1>atmの範囲で変化させ、試料周辺での雰囲気の流速は0.1cm/secとなるように調節した。その結果、800℃で1サイクル5時間の繰り返し酸化を行った場合、水蒸気分圧の低い雰囲気(分圧:10^<-4>atm)では数サイクル後に酸化被膜の剥離が認められ、酸化増量は直線的に増加したが、水蒸気分圧の高い雰囲気(分圧:10^<-1>atm)では皮膜の剥離は酸化100時間後でも認められず、酸化増量は放物線的になった。いずれの場合でも生成される酸化物はAl_2O_3とTiO_2であった。一方、連続酸化の場合、試料の酸化増量は800℃では雰囲気の影響はほとんど認められなかったが、試験温度が900℃の場合、水蒸気分圧の高い方が試料の酸化増量は大きくなった。しかし、この場合でも水蒸気分圧の低い方が酸化皮膜は剥離しやすい傾向が認められた。したがって、雰囲気中の水蒸気分圧が高いと酸化物の成長速度は大きくなるものの、酸化皮膜の構造に影響を及ぼし、皮膜の剥離は抑制されるものと考えられる。

Intermetallic compounds TiAl are highly resistant to heat and acid at high temperatures. The acidification properties of TiAl are known to be inferior to those of pure acids and air, and are affected by the elements in air. Other elements in the combustion process, for example, the use of fuel components, the generation of fuel, water vapor and the influence of diacidified carbon are not affected. In this study, the acidification characteristics of TiAl and the influence of water vapor in the reaction medium were investigated. The chemical composition of the sample is determined by the use of TiAl, the amount of water vapor, the amount of high-purity air (dew point below-40℃), and the temperature of water. Acidizing test is carried out at 800 ~ 900℃ under 1 atmosphere and 1 pressure. The partial pressure of water vapor in the sample is adjusted to 10^<-4>~ 2×10^<-1>atm, and the flow rate of water vapor at the sample circumference is adjusted to 0.1 cm/sec. The results show that when acidification is carried out at 800℃ for 1 hour and 5 minutes, the acid coating is peeled off when the water vapor pressure is low (partial pressure:10^<-4>atm), and the acid coating is peeled off when the water vapor pressure is high (partial pressure:10^<-1>atm). In this case, the acid compound Al_2O_3 and TiO_2 were formed. In case of continuous acidification, the acidification increase of sample is 800℃, the influence of anti-corrosion, the test temperature is 900℃, the water vapor pressure is high, and the acidification increase of sample is large. In this case, the acid coating tends to peel off due to the low pressure of water vapor. The water vapor pressure in the atmosphere is high, and the growth rate of acidified compounds is high. The structure of acidified films is affected and inhibited.