前駆体複合粉末の反応性溶射によるチタンアルミナイド基複合材料の合成

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純Al粉末と純Ti粉末およびミリング助剤(メタノール、ブタノール、ベンゼンあるいはキシレン)の混合物をボールミリングして、AlおよびC含有量の異なるいくつかのTi/Al/C複合粉末を作製した。このCは、分解したミリング助剤に起因する。これらの複合粉末を減圧プラズマ溶射すると、プラズマ中で粉末は溶融して液滴となり、基材に衝突して扁平化し、急速凝固する。この過程が次々に生じてバルク皮膜が形成される。次に示す2通りの基材冷却条件で溶射を行った。1.溶射中に基材を低温度に保った場合:バルク皮膜には、扁平粒子内部のマイクロクラックや、扁平粒子界面の未結合部などの欠陥が多く含まれる。主構成相は、Cが過飽和に固溶した非平衡Ti_3Al(α2)相である。1273K以上での熱処理で、非平衡相は分解してTi_2AlC炭化物が微細に析出し、マトリックスは組成によってTiAl(γ)単相あるいは(α2+γ)2相となる。また、材料内部の欠陥は熱処理によって減少する。炭化物の体積分率は粉末組成によって約4%〜19%である。2.溶射中に基材温度を1000K〜1300Kに高めた場合:溶射したままのバルク皮膜は平衡相から成る。これをhot-pressとすると微細なTi_2AlCが分散したほとんど欠陥のない材料が得られる。室温および1073Kでの圧縮試験では、マトリックスが(α2+γ)2相でTi_2AlCを約5vol.%含む材料が最も優れた強度と靭性をす。