モリブデン金属間化合物基合金の超高温特性の解明と材料設計原理の確立

これまでMo過剰なMo-Si-B合金では、1600℃における三元系状態図がいくつか提案されているが、本合金の用途などから、より高温の状態図が求められていた。そこで本研究では、1800℃におけるMo過剰側の三元状態図を実験的に定めると共に、凝固組織から熱処理組織への組織の発達について詳細を検討し、本合金に対する組織制御の指針を得ることができた。一方、このMo-Si-B合金にReおよびTiCを添加し、Mo-Re-Si-B四元系およびMo-Si-B-TiC五元系合金の1800℃における状態図の検討を行った。Mo-Re-Si-B合金では、Re添加によってMo固溶体の体積率が増加し、逆にMo_3Si金属間化合物の体積率が減少すること、ReはMo固溶体中に優先的に固溶すること、Reの添加量が10at%を超えた辺りからMo-Re金属間化合物であるσ相が生成することなどを明らかにした。また、Reを添加することでMo固溶体中のSi濃度も上昇し、このSi量の増加によってMo固溶体は顕著に硬化し、その硬化率がLabusch限界に従うことなどを示すことができた。Mo-Si-B-TiC合金では、TiCが安定相として分離するため、Mo固溶体、Mo_3Si金属間化合物、Mo_5SiB_2ボライド、TiCカーバイドの四相合金となることを、世界で初めて見いだした。また、TiCの添加量を適正化することによって、微細でかつMo固溶体が母相となりうる組成が存在することを発見した。これによって、今後、Mo-Si-B基合金の合金開発と組織制御が大きく前進することが期待される。

これまでMo過剰なMo-Si-B合金では、1600℃における三元系状態図がいくつか提案されているが、本合金の用途などから、より高温の状態図が求められていた。そこで本研究では、1800℃におけるMo過剰側の三元状態図を実験的に定めると共に、凝固組織から熱処理組織への組織の発達について詳細を検討し、本合金に対する組織制御の指針を得ることができた。一方、このMo-Si-B合金にReおよびTiCを添加し、Mo-Re-Si-B四元系およびMo-Si-B-TiC五元系合金の1800℃における状態図の検討を行った。Mo-Re-Si-B合金では、Re添加によってMo固溶体の体積率が増加し、逆にMo_3Si金属間化合物の体積率が減少すること、ReはMo固溶体中に優先的に固溶すること、Reの添加量が10at%を超えた辺りからMo-Re金属間化合物であるσ相が生成することなどを明らかにした。また、Reを添加することでMo固溶体中のSi濃度も上昇し、このSi量の増加によってMo固溶体は顕著に硬化し、その硬化率がLabusch限界に従うことなどを示すことができた。Mo-Si-B-TiC合金では、TiCが安定相として分離するため、Mo固溶体、Mo_3Si金属間化合物、Mo_5SiB_2ボライド、TiCカーバイドの四相合金となることを、世界で初めて見いだした。また、TiCの添加量を適正化することによって、微細でかつMo固溶体が母相となりうる組成が存在することを発見した。これによって、今後、Mo-Si-B基合金の合金開発と組織制御が大きく前進することが期待される。