衝撃超高圧を利用したアルミナイド被覆鋼板の簡易製造技術の確立

利用超高冲击压力建立铝化物涂层钢板的简单制造技术

• 批准号: 14750590
• 负责人: 森園 靖浩
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: Kumamoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 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-14750590/
• 关键词: チタンアルミナイド; 炭素鋼; 拡散接合; 爆発圧着; 界面反応; 接合強度; 金属間化合物; TiAl; 鉄鋼; コーティング; 衝撃波

ガスタービンやごみ焼却炉などの高温機器・プラントに使用される耐熱鋼および耐熱合金には、高温下での優れた機械的性質のみならず、使用環境温度の上昇に伴う激しい腐食反応や酸化摩耗に対する抵抗性能の向上も望まれている。しかしながら、これらのことを単一の材料で両立することは困難であるため、素材表面を何らかの手段でコーティングし、基材と被覆層で機械的強度と耐食性・耐酸化性を個別に分担させて使用する方法が推奨され、現在様々なコーティング技術が実用化されている。本研究では、基材として炭素鋼を、被覆層としてチタンアルミナイド(TiAl)を想定して、(1)両者の界面反応、(2)衝撃プロセッシングによる複合化技術の2点について検討した。(1)炭素鋼とTiAlの界面反応:両者の接合界面は基本的にTiAl側から(a)Ti,Al,Feから成る反応層、(b)TiCを主体とする反応層、(c)α-Fe層から構成されており、特に(b)や(c)は鋼中の炭素濃度が高い場合に形成された。また両者の接合強度は20〜60MPaと全体的に低い値であった。このような低強度は反応層生成に起因すると考えられたため、インサート材として純チタンを用いて、界面反応の抑制による特性改善を試みた。この結果、接合強度は150MPa以上に大幅に改善されるとともに、鉄鋼との界面にはAlに起因した反応相は認められなかった。さらに、このような組織状態は900℃で25h保持した場合にも維持されており、チタンのインサートにより良好な複合化が可能であることが明らかになった。(2)衝撃プロセッシングによる複合化技術:衝撃エネルギーを利用したTiAlと鉄鋼の複合化を試みているが、良好に接合できない状況が続いている。水中衝撃波など、新たな衝撃プロセッシングの適用も含めて、今後継続して検討する予定である。

Heat resistant steels and heat resistant alloys used in high-temperature machines and furnaces have excellent mechanical properties at high temperatures, and are resistant to corrosion and acidification due to an increase in ambient temperature. The material is difficult to stand on, the material surface is difficult to stand on, the mechanical strength, food resistance and acid resistance of the substrate and coating layer are individually shared, and the method of application is promoted. In this study, two aspects of composite technology are discussed: (1) the interface reaction of carbon steel substrate and carbon steel coating layer,(2) the interface reaction of carbon steel substrate and carbon steel coating layer,(3) the interface reaction of carbon steel substrate and carbon steel coating layer. (1)The interface between carbon steel and TiAl is composed of (a)Ti,Al,Fe, TiC and α-Fe layers on the basic TiAl side,(b) Ti,Al,Fe and α-Fe layers on the main TiAl side, and (c) especially (b) and (c) carbon layers on the steel with high carbon concentration. The joint strength of the joint is 20 ~ 60MPa. The cause of the formation of the low intensity reflection layer is examined. As a result, the joint strength is greatly improved by more than 150MPa. The tissue state is maintained at 900℃ for 25h, and the composite is possible. (2)The composite technology of impact steel: the composite technology of impact steel and TiAl steel is used to improve the joint condition. The application of underwater shock wave, new shock wave and future shock wave shall be determined.

项目成果

Y.Morizono, M.Nishida, A.Chiba et al.: "Interfacial microstructures and bonding characteristics of ODS-Ag/Cu alloy electric contact materials"Proc.of IUMRS-ICAM 2003. (in press). (2004)

Y.Morizo​​no、M.Nishida、A.Chiba 等人：“ODS-Ag/Cu 合金电接触材料的界面微观结构和结合特性”Proc.of IUMRS-ICAM 2003。（出版中）。

T.Morizono, M.Nishida, A.Chiba: "Effect of Zr and Ta Inserts on Bonding Strength and Interfacial Microstructures of Ti/Steel Clads"ISIJ International. Vol.42, No.6. 645-650 (2002)

T.Morizo​​no、M.Nishida、A.Chiba：“Zr 和 Ta 插入物对钛/钢复合材料的结合强度和界面微观结构的影响”ISIJ International。

森園靖浩, 西田 稔, 千葉 昂 他: "爆発圧着法により作製したODS-Ag/りん青銅複合接点の界面組織と接合特性"銅と銅合金. 第42巻1号. 126-131 (2003)

Yasuhiro Morizo​​no、Minoru Nishida、Akira Chiba 等：“爆炸压接法制备的 ODS-Ag/磷青铜复合触点的界面结构和结合性能”《铜和铜合金》，第 42 卷，第 1. 126-131 期。 2003）

Y.Morizono, R.Kumagae, M.Nishida et al.: "Superplasticity-like behavior of rapidly solidified Ti-rich TiAl poweders and its application to in-situ sintering bonding"Materials Transactions. Vol.44, No.4. 754-758 (2003)

Y.Morizo​​no、R.Kumagae、M.Nishida 等人：“快速凝固富钛 TiAl 粉末的类超塑性行为及其在原位烧结接合中的应用”Materials Transactions。