TiAl合金への長寿命・高信頼性を有する耐酸化性皮膜の形成

在TiAl合金上形成长寿命、高可靠性的抗氧化膜

• 批准号: 02J00308
• 负责人: 泉 岳志
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Hokkaido 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-02J00308/
• 关键词: TiAl; Ti-Alコーティング; Up-Hill Diffusion; 高温酸化; 耐酸化性; Al_2O_3スケール; Ti-Al-Ni系状態図; 相変態; 耐酸化性コーテイング; up-hill diffusion

本研究では前年度において、γ-TiAlの耐酸化性を向上させるためAL_2O_3スケールの形成・維持の観点から、長時間Al_2O_3スケールを安定に維持できるNi-Al系合金に着目し、TiAl上にNiめっきとAl拡散浸透処理を組み合わせ、Ni-Alコーティングの形成を試み、Niめっき後、Al拡散浸透処理を高Al活量の下で行うと、コーティング表面に形成するNi_2Al_3よりもAl濃度の高いTiAl_3が合金側で形成し、Alが濃度勾配に逆らって拡散するUP-Hill diffusion現象が生じることを見出した。このコーティングを施したTiAlを1173Kで3,600ks(1,000hr)酸化したところNi基超合金を上回る耐酸化性を示すことを明らかにし、このコーティング方法をUp-Hill diffusion処理と命名した。一方、実機ではより長時間の耐酸化性が求められ、またTiAlの長時間酸化に関する報告が無いため、本年度は36,000ks(10,000hr)に亘る酸化試験を行い、耐酸化性、およびコーティング層構造の変化との関連について調査した。その結果、36,000ks酸化後においても酸化量は約37g/m^2と非常に少なく、またスケールの剥離は観察されず優れた耐酸化性を示し、コーティング最表面はNi_2Al_3からNiAlを経てさらにAl_2TiNiへと変化するが、合金側によりAl濃度の高いTiAl_2が存在することで、非常に長時間にわたりコーティング層のAl濃度の低下を抑制し耐酸化性を維持していることが明らかとなった。また、このUp-Hill diffusion処理を、Al濃度が低く、耐酸化性の乏しいTi合金に対して適用した結果、TiAlと同様に著しく耐酸化性が向上し、基材の組成、Al濃度によらずUp-Hill diffusion処理が有効であることを確認した。

In this study, the acid resistance of γ-TiAl was improved from the previous year, and the formation, maintenance and stability of Al_2O_3 for a long time were maintained. Ni-Al alloy was formed, Ni and Al diffusion treatment was combined, Ni-Al diffusion treatment was formed, Ni and Al diffusion treatment was carried out, and the Al activity was increased. The phenomenon of UP-Hill diffusion was found in the formation of Ni_2Al_3 and TiAl_3 on the alloy side, and in the reverse dispersion of Al concentration. The acid treatment of TiAl at 1173K for 3,600ks(1,000hr) was studied by Up-Hill diffusion method. In one aspect, there was no report on the long-term acidification of TiAl, and the acidification test was conducted for 36,000 ks(10,000 hr) this year. The results showed that after 36,000 ks acidification, the amount of acid in the medium was about 37g/m2, which was very low. The peeling test showed that the acid resistance was excellent. The surface Ni_2Al_3 was changed to Al_2Ti_2, and the alloy side was changed to Al_2Ti_2. For a very long time, the Al concentration in the layer was reduced, and the acid resistance was maintained. For example, Up-Hill diffusion treatment, Al concentration is low, acid resistance is poor, Ti alloy is suitable, TiAl is similar, acid resistance is high, composition of substrate, Al concentration is good, Up-Hill diffusion treatment is suitable.

项目成果

Takeshi Izumi, Takumi Nishimoto, Tosio Narita: "Coating of Ni-Aluminides on TiAl intermtallics through up-hill diffusion"Proc. of the Conf. on High Temperature Materials for Power Engineering 2002. 693-702 (2002)

Takeshi Izumi、Takumi Nishimoto、Tosio Narita：“通过上山扩散在 TiAl 金属间化合物上涂覆镍铝化物”Proc。

Takeshi Izumi, Takayuki Yoshioka, Shigenari Hayashi, Tosio Narita: "Sulfidation properties of TiAl-2Xat%X(X=Si, Mn, Ni, Ge, Y, Zr, La and Ta) alloys at 1173K and 1.3Pa sulfur pressure in an H2S-H2 gas mixture"Intermetallics. Vol.10. 353-360 (2002)

Takeshi%20Izumi、%20Takayuki%20Yoshioka、%20Shigenari%20Hayashi、%20Tosio%20Narita:%20"硫化%20properties%20of%20TiAl-2Xat%X(X=Si,%20Mn,%20Ni,%20Ge,%20Y,

Takeshi Izumi, Takumi Nishimoto, Toshio Narita: "Formation of nickel aluminide coating on γ-TiAl alloy"Intermetallics. 11. 841-848 (2003)

Takeshi Izumi、Takumi Nishimoto、Toshio Narita：“γ-TiAl 合金上铝化镍涂层的形成”金属间化合物。