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Rh基およびIr基超高温用金属間化合物の機械的性質

Rh基和Ir基金属间化合物的超高温机械性能

基本信息

批准号：
09875163
负责人：
寺田芳弘
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology (1998)Hokkaido University (1997)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至 1998
项目状态：
已结题

项目摘要

超高温での使用に耐えられる新材料として、Rh基およびIr基金属間化合物が有望である。Rh基およびIr基金属間化合物Rh_3X,Ir_3Xは、構成元素XをTi,Zr,Hf,V,NbおよびTaとした時にL1_2型の結晶構造を示す。計12種類のRh_3XおよびIr_3Xの物理的、機械的性質を広範に調査し、超高温構造用材料として有望な化合物をまず選定した。そして、全化合物の特性を明らかにした上で、選ばれた化合物について集中的にその機械的性質の調査を行い、十分な成果を得ることができた。なお、本研究において検討を行ったパラメータは、物理的性質では熱伝導率と熱膨張係数、機械的性質では硬さ、圧縮強度および靭性である。結果1:Rh_3XおよびIr_3Xはいずれも、代表的なL1_2型金属間化合物であるNi_3Alに比べ熱伝導率が大きく、熱膨張係数は小さい。これらの特性は超高温構造用材料にとって適切である。熱伝導率では、Rh_3NbとIr_3Nbが100Wm_<-1>K_<-1>以上と大きく、熱膨張係数では、Rh_3Xはいずれも約10×10_<-6> K_<-1>、Ir_3Xはいずれも約8×10_<-6> K-1となる。結果2:Rh_3XはXをTi,Zr,HfおよびVとした時に高強度、高靭性を有する。これに対し、Ir_3XはRh_3Xに比べ全体的に低強度、低靭性である。超高温構造用材料として適した化合物としてRh_3Ti,Rh_3Zr,Rh_3HfおよびRh_3Vが有望である。結果3:加工の容易なRh_3Nbについて強度の温度依存性を調査した。その結果、強度の正の温度依存性が1000K付近で認められる。Ni_3AlなどのL1_2型金属間化合物と同様、Rh_3Xにおいても変形中にKear-Wilsdorf機構がはたらくことが推察される。

New materials for ultra-high temperature resistance are expected to be used. Rh-based intermetallic compounds are expected to be used. The L1_2-type crystal structure of Rh_3X, Ir_3X intermetallic compounds based on Rh and Ir is shown when the constituent elements X, Ti,Zr,Hf,V,Nb and Ta are present. The physical and mechanical properties of Rh_3X and Ir_3X were investigated and the materials for ultra-high temperature structures were selected. The investigation of mechanical properties of all compounds is carried out in the middle of the investigation, and the results are obtained. In this study, the physical properties, thermal conductivity, thermal expansion coefficient, mechanical properties, hardness, compression strength and toughness are discussed. Results 1:Rh_3X and Ir_3X are the representatives of L1_2 intermetallic compounds. Ni_3Al has high thermal conductivity and low thermal expansion coefficient. The characteristics of ultra-high temperature structural materials are appropriate. The thermal conductivity of Rh_3Nb ~ Ir_3Nb ~ 100W_m_<-1>K ~<-1>+, thermal expansion coefficient ~ Rh_3X ~+, Ir_3X ~+, is about 10×10_<-6>K <-1>~+, 8×10_<-6>K ~-. Result 2:Rh_3X has high strength and toughness when X, Ti,Zr,Hf and V are present. Ir_3X has lower strength and lower toughness than the whole. Materials suitable for ultra-high temperature structures: Rh_3Ti, Rh_3Zr, Rh_3Hf and Rh_3V Result 3: The temperature dependence of Rh_3Nb strength was investigated. The temperature dependence of the intensity and the result is close to 1000K. Ni_3Al_2 and L_2 intermetallic compounds are similar to Rh_3X and Kear-Wilsdorf mechanisms.