雰囲気制御による超合金単結晶への耐高温酸化性Re-Al皮膜の形成

气氛控制在高温合金单晶上形成高温抗氧化Re-Al薄膜

• 批准号: 11875152
• 负责人: 成田 敏夫
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11875152/
• 关键词: Re; Re-Cr-W相; 高温酸化; 拡散障壁層; Ni基超合金; Al拡散処理; 熱サイクル試験; NiAl

Ni基超合金はジェツトエンジン、タービンの材料として高温の腐食環境で使用されているが、近年の高温化と腐食環境の苛酷化にともない、より耐食性に優れた被膜形成法の開発が望まれている。本研究では、Reの耐熱性と低拡散能に優れた性質に着目し、先ず、雰囲気制御によるReの皮膜を試みた。その結果、Re皮膜の形成を確認したが、しかし、この皮膜は保護的なアルミナ皮膜の表面に形成するため、耐酸化性にはほとんど寄与しないことが明らかとなった。一方、この成果から、Re皮膜をアルミナ層の下がわ、すなわち合金側に形成することができれば、優れた拡散障壁層としての可能性があることが推定された。従って、その可能性を確認するため、Re皮膜をスパッターで数ミクロンの厚さで形成し、ついで、従来のAl蒸気拡散法をもちいてRe-Al皮膜層を形成した。その結果、母材のNiが表面に拡散してNiAl層をまた、Alは母材表面から内部に拡散浸透した。この合金を1100℃で最長約1カ月間の酸化試験を行った。その結果、Re層の形成によって、耐酸化性が著しく改善されることが明らかとなった。これは世界的にも飛び抜けた水準にある。その機構について詳細な調査を進めているが、Re皮膜はRe-Cr-W-Coの合金に変化しており、これが優れた特性を発揮したものと推定している。これらの成果を踏まえて、現在、Ni基超合金の他にNb基合金、鉄鋼材料への応用研究を進めるための準備をしている。

Ni-based superalloys are expected to be used in high temperature and corrosive environments in recent years. In this study, the heat resistance and low dispersion properties of Re were studied. As a result, the formation of Re film is confirmed, and the surface of Re film is protected. The possibility of forming a barrier layer on the alloy side of the film is estimated. The possibility of re-coating is confirmed. The thickness of re-coating is determined. The Al evaporation method is used to determine the thickness of re-coating. As a result, Ni on the surface of the base material disperses, NiAl layer disperses, and Al on the surface of the base material disperses and permeates. The alloy was acidified at 1100℃ for up to 1 month. As a result, the formation of Re layer and acid resistance are improved. The world's most beautiful city. Detailed investigation of the mechanism of the film was carried out, and the film was transformed into a Re-Cr-W-Co alloy. The achievements of this research have been made in the preparation of Ni-based superalloys and other Nb-based alloys and iron-steel materials.

项目成果

庄司真弓 久松喜丈 林 重成 成田敏夫: "超高温対応を目指した耐酸化性付与技術の開発 -Ni基超合金へのレニウム基合金皮膜の応用-"耐熱金属材料第123委員会研究報告. 41・1. 127 (2000)

Mayumi Shoji、Yoshitake Hisamatsu、Shigenari Hayashi、Toshio Narita：“以应对超高温为目的的抗氧化赋予技术的开发 - 铼基合金涂层在镍基高温合金中的应用 -” 第 123 届耐热委员会的研究报告 -耐久金属材料。41・1.127 (2000)