強力なアルミナ形成能を有する新しいニオブ合金系を探索する-Nbのアルミノシリサイドをベースとして-

探索一种强氧化铝形成能力的新型铌合金体系——基于铌硅铝化物——

• 批准号: 12875130
• 负责人: 山口 正治
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12875130/
• 关键词: Nb; シリサイド; アルミノシリサイド; 焼結; 酸化; 高温機械的性質

Nb-47Si-20Al(at.%)を組成とするNb_3Al_2Si_5基粉末焼結体は1300℃以下の温度で非常に優れた耐酸化性を示す。Nb_3Al_2Si_5基粉末焼結体はスパークプラズマ焼結法によって作り得るが、Nb_3Al_2Si_5単結晶、Nb_3Al_2Si_5単相試料共にいまだ得られていない。多分、凝固過程で複雑な液相/固相あるいは固相/固相反応を経て常温に至るためではないかと考えられる。なお、Nb_3Al_2Si_5アルミノシリサイドの結晶構造はC54型である。Nb_3Al_2Si_5基粉末焼結体の優れた耐酸化性は、Nb_3Al_2Si_5アルミノシリサイドが安定なアルミナ皮膜を形成する能力によっている。しかし、このアルミナ保護皮膜はNb_3Al_2Si_5基粉末焼結体を1100℃以上に加熱したとき形成されるもので、それ以下の温度では、Alの優先酸化がおこらずアルミナ保護皮膜は形成されない。しかし、一度1100℃以上に加熱しアルミナ保護皮膜を形成しさえすれば、1300℃以下の広い温度範囲で優れた耐酸化性を示す。Nb_3Al_2Si_5基粉末焼結体の繰返し酸化実験(一回の加熱温度1時間)を1200℃と1300℃で行ったが、50回程度の繰返しではアルミナ保護皮膜にクラックが発生せず、耐酸化性は良好である。Nb_3Al_2Si_5基粉末焼結体をNb基合金の耐酸化コーテイングとして用いるための研究を行ったが、Nb_3Al_2Si_5基粉末焼結体とNb基合金の熱膨張率が異なるため、コーテイングの剥離を防止するために、両者の熱膨張率の差を吸収できるアンダーコートを開発する必要があることがわかった。Al薄膜をNb_3Al_2Si_5基粉末焼結体とNb基合金の間に挿入して焼結すれば、上記の目的にかなり合致するアンダーコートが形成することが明らかになった。

NB_3AL_2SI_5由NB-47SI-20AL（at。％）制成的基本粉末烧结体在低于1300°C的温度下表现出极好的氧化耐药性。 NB_3AL_2SI_5基本粉末烧结的身体可以通过Spark等离子体烧结制成，但是NB_3AL_2SI_5单一晶体或NB_3AL_2SI_5单相样品均未获得NB_3AL_2SI_5。这可能是因为固化过程涉及复杂的液体/固体或固相反应，从而导致室温。 NB_3AL_2SI_5铝硅固醇的晶体结构是C54类型。 NB_3AL_2SI_5基本粉末烧结物体的出色氧化耐药性是由于NB_3AL_2SI_5铝硅酰胺形成稳定的氧化铝涂层的能力。但是，当NB_3AL_2SI_5基本粉末烧结的身体加热至1100°C或更高时，并且在低于该的温度下，AL的优先氧化不会发生并且未形成氧化铝保护膜时，就会形成这种氧化铝保护膜。但是，一旦将氧化铝保护膜加热至1100°C或更高，并且形成了氧化铝保护膜，它将在1300°C或更低的宽温度范围内表现出极好的氧化耐药性。 NB_3AL_2SI_5的重复氧化实验（一个加热温度为1小时）在1200°C和1300°C下进行基本粉末烧结体，但在大约50个重复后，在氧化铝保护涂层中未产生裂缝，并且抗氧化耐药性非常好。 Research was conducted to use the Nb_3Al_2Si_5 base powder sintered bodies as oxidation-resistant coatings for Nb-based alloys, but it was found that, in order to prevent peeling of the coating, it is necessary to develop an undercoat that can absorb the difference in the coefficients of thermal expansion of the Nb_3Al_2Si_5 base powder sintered bodies and the Nb-based alloys.据透露，当NB_3AL_2SI_5基本粉末烧结的身体和NB基料合金和烧结之间插入Al薄膜时，将形成上述目的是一致的。

项目成果

M.Yamaguchi et al.: "Oxidation resistance of powder compacts of the Nb-Si-Cr system and Nb_3Si_5Al_2 matrix compacts prepared by spark plasma sintering"Intermetallics. (in press).

M.Yamaguchi等：“Nb-Si-Cr系粉末压块和放电等离子烧结制备的Nb_3Si_5Al_2基体压块的抗氧化性”金属间化合物。

M.Yamaguchi et al.: "Oxidation resistance of spark plasma sintered compacts in Nb-Si-Cr and Nb-Si-Al system"Proceeding of 3rd International Symposium on Structural Intermetallics, September 23-27,2001,Jackson Hole,Wyoming,USA. (in press).

M.Yamaguchi 等人：“Nb-Si-Cr 和 Nb-Si-Al 系统中放电等离子烧结体的抗氧化性”，第三届国际结构金属间化合物研讨会论文集，2001 年 9 月 23-27 日，怀俄明州杰克逊霍尔，

M.Yamaguchi et al.: "4.3 Oxidation Resistance"Proceeding of Functionally Graded Materials in the 21st Century, A Workshop on Trends and Forecasts, March 26-28,1999, Tsukuba, Japan. (in press).

M.Yamaguchi 等人：“4.3 抗氧化性”21 世纪功能梯度材料的进展，趋势和预测研讨会，1999 年 3 月 26-28 日，日本筑波。

M.Yamaguchi et al.: "Oxidation Behavior and Mechanical Properties of Nb_3Si_5Al_2 Matrix Compacts Prepared by Spark Plasma Sintering"Proceeding of CREEP 7,June 3-8,2001,Tsukuba,Japan. (in press).

M.Yamaguchi 等人：“火花等离子烧结制备的 Nb_3Si_5Al_2 基体压坯的氧化行为和机械性能”Proceeding of CREEP 7，2001 年 6 月 3-8 日，日本筑波。

M.Yamaguchi et al.: "Oxidation Behavior of Powder Compacts of the Nb-Si-Al System Prepared by Sperk Plasma Sintering"Proceeding of THERMEC' 2000,December 4-8,2000,Las Vegas,NV,USA. (in press).

M.Yamaguchi 等人：“Sperk 等离子烧结制备的 Nb-Si-Al 系统粉末压块的氧化行为”Proceeding of THERMEC 2000，2000 年 12 月 4-8 日，拉斯维加斯，内华达州，美国。