粉末焼結法によるイットリウム添加TiAl基金属間化合物の開発

粉末烧结法开发加钇TiAl基金属间化合物

• 批准号: 02F00341
• 负责人: 馬越 佑吉
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-02F00341/
• 关键词: TiAl; 酸化; 金属間化合物; イットリウム; 耐熱材料; 皮膜; 組織; 耐酸化性; 保護皮膜; 高温材料; Ti合金

粉末焼結法にて作製したTiAl-Mn-Mo-C合金は、800℃で酸化させると表面にTiO_2およびα-Al_2O_3が形成され、耐酸化性はあまり良好でない。これにイットリウムを添加すると耐酸化性が改善される。特に、0.6at%Y添加の場合は(Y, Al)0タイプの複合酸化物層中のα-Al_2O_3の量が増加し、これが耐酸化性改善をもたらすことが明らかとなった。さらにAl-richγ-TiAlの耐酸化性に及ぼすイットリウム添加効果を調べた。900℃で酸化させた場合、0.1~0.3at%Y添加はTiO_2皮膜形成を抑制し、Al_2O_3酸化保護皮膜形成を促進し、耐酸化性を著しく向上させた。一方、0.6~1.0at%Yを添加すると、Y無添加に比べれば耐酸化性は改善されるが、非保護性のAl_2O_3+TiO_2複合酸化皮膜形成を促し、熱サイクルの際の表面剥離が助長され、耐酸化性は劣化する。0.3at%Y添加は下地金属の上のY-rich層と最外表面部分に連続なAl_2O_3皮膜の形成を助長し、熱サイクルにおいても酸化皮膜の剥離が抑制され、耐酸化性が著しく改善される。耐酸化性に対するY添加効果を明らかにするため、800℃で165時間酸化させた試料の表面酸化層の組織観察を行った。Y無添加の場合は、表面はI(Ti-rich層)、II(Al_2O_3+TiO_2層)、III(TiO_2層)の3層から構成され、酸化保護皮膜として機能しないとともに熱サイクル時において下地金属よりの剥離が助長され、耐酸化性は劣化する。一方、Y添加した試料では、下地金属の上にI(Y-rich層)、II(Al2O3+TiO2層)、III(Al_2O_3層)、IV(TiO_2層)の4層が形成される。このAl_2O_3層が強く保護皮膜として作用し、酸化の進行を抑制する。また、4層間の密着性が大きくまた、熱膨張係数の違いも小さいため、熱サイクルの際の表面剥離が抑制され、耐酸化性改善に繋がる。

Powder 焼 method に て cropping し た TiAl - Mn - Mo - C alloy は, 800 ℃ で acidification さ せ る と surface に TiO_2 お よ び alpha Al_2O_3 が form さ れ, acidification resistance は あ ま り good で な い. <s:1> れに ットリウムを ットリウムを addition of すると acidification resistance が improvement される. に, 0.6 at % Y add は の occasions (Y, Al) 0 タ イ プ の compound material layer of の alpha Al_2O_3 の が raised plus し, こ れ が acidification resistance improve を も た ら す こ と が Ming ら か と な っ た. Youdaoplaceholder0 Al-richγ-TiAl <s:1> acid resistance に and ぼす ットリウム ットリウム addition effect を regulate べた. 900 ℃ で acidification さ せ た occasions, 0.1 ~ 0.3 at % Y add は TiO_2 film forming を restrain し, Al_2O_3 acidification protect skin membrane to form を promote し, acidification resistance を し く upward さ せ た. Side, 0.6 ~ 1.0 at % Y を add す る と, Y no add に than べ れ ば acidification resistance は improve さ れ る が, protective の Al_2O_3 acidification + TiO_2 composite film forming を promote し, hot サ イ ク ル の interstate の surface stripping が fuelling さ れ, acidification resistance degradation は す る. Above 0.3 at % Y add は metal の の Y - rich layer と some of the outer surface に 続 な Al_2O_3 の skin membrane formation を fuelling し, hot サ イ ク ル に お い て も acidification の skin membrane stripping が inhibit さ れ, acidification resistance が し く improve さ れ る. Acidification resistance に す seaborne る Y add working fruit を Ming ら か に す る た め, 800 ℃, 165 time で acidification さ せ た sample の surface layer acidification の line organization 観 examine を っ た. Y no added は の occasions, surface は I (Ti - rich layer), II (Al_2O_3 + TiO_2 layer), 3 layer III (TiO_2 layer) の か ら constitute さ れ, acidification protect skin membrane と し て function し な い と と も に hot サ イ ク ル when に お い て down metal よ り の stripping が fuelling さ れ, acidification resistance degradation す は る. One party, Y, adds た た test material で で, and on the ground metal plate, にI(y-rich layer), II(Al2O3+TiO2 layer), III(Al_2O_3 layer), and IV(TiO_2 layer) <s:1> four layers が form される. The が <s:1> Al_2O_3 layer has a strong く protective film と て て effect and <s:1> acidification <e:1> to を inhibit する. ま た, 4 layers の が indiscrete sex き く ま た, thermal expansion coefficient of の violations い も small さ い た め, hot サ イ ク ル の interstate の surface stripping が inhibit さ れ, acidification resistance improvement に 繋 が る.

项目成果

Y.Wu, K.Hagihara, Y.Umakoshi: "Improvement of cyclic oxidation resistancemof Y-containing TiAl-based alloys with equiaxial gamma microstructures"Scripta Materialia. In press.

Y.Wu、K.Hagihara、Y.Umakoshi：“具有等轴伽玛微观结构的含 Y TiAl 基合金的循环氧化抗性的改善”Scripta Materialia。

Y.Wu, K.Hagihara, Y.Umakoshi: "Influence of Y-addition on the oxidation behavior of Al-rich γ-TiAl alloys"Intermetallics. In press.

Y.Wu、K.Hagihara、Y.Umakoshi：“Y 添加对富铝 γ-TiAl 合金氧化行为的影响”金属间化合物出版。

Y.Wu, L.Zhen, D.Z.Yang, M.S.Kim, S.H.Hwang, Y.Umakoshi: "In situ tensile deformation and fracture behaviour of Ti-24Al-14Nb-3V-0.5Mo alloy with various microstructures"Intermetallics. 12. 43-53 (2004)

Y.Wu，L.Zhen，D.Z.Yang，M.S.Kim，S.H.Hwang，Y.Umakoshi：“不同微观结构的Ti-24Al-14Nb-3V-0.5Mo合金的原位拉伸变形和断裂行为”金属间化合物。

Y.Wu, S.K.Hwang, Y.Umakoshi: "High-temperature oxidation behavior of elemental powder metallurgy processed TiAl-Mn-Mo-C alloys with yttrium addition"Materials Transactions. In press.

Y.Wu，S.K.Hwang，Y.Umakoshi：“添加钇的元素粉末冶金加工的 TiAl-Mn-Mo-C 合金的高温氧化行为”材料交易。