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単結晶状Ti-Al-Si系合金およびその製造方法

シーズコード S012000043
掲載日 2002年1月29日
研究者
  • 山口 正治
研究者所属機関
  • 京都大学
研究機関
  • 京都大学
技術名称 単結晶状Ti-Al-Si系合金およびその製造方法
技術概要 金属間化合物のTiAl(主相:γ相)とTi3Al(第2相:α2相)を含み、必要によりMn、Cr、V等を含有するTiAl基合は通常の溶解鋳造凝固法ではγ相とα2相からなるラメラ組織を有する結晶粒がランダムに配向した組織を呈する。あらかじめ作製した1つのラメラ粒からなる種結晶を用いてTiAl合金を一方向凝固すれば、インゴット全体が1つのラメラ粒から構成される単結晶状のTiAl基合金を製造することができる。しかし、Siを1%以上含む場合は、粗大なチタンシリサイドが生成、分散するため常温延性が著しく低下する。そのため特定成分の種結晶を用いるとともにB、C、Nなどの成分を添加することにより、あるいはα単相領域で加熱しその後徐冷することにより特定の種結晶凝固方向へ伸びるラメラ界面に沿って微細なチタンシリサイドが析出した組織として優れた常温延性と高温クリープ特性を得ることができる。
画像

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従来技術、競合技術の概要 溶解法ではラメラ微粒子がランダムに配向し、常温延性が極めて低い。Ni基スーパーアロイ単結晶合金の場合は、一方向凝固法により複雑な凝固経路を設け、成長する結晶を1つに絞ることによって、これら部材を単結晶化することが行なわれる。TiAl基合金の場合、Ni基スーパーアロイと同様の単純な方法による単結晶化は不可能であり、あらかじめラメラ方位を制御した種結晶を用いる必要がある。
研究分野
  • 機械的性質
  • 変態組織,加工組織
展開可能なシーズ (1)ジエットエンジン、陸上タービンコンプレッサ、ブレード、ベーンなど
(2)自動車エンジン排気バルブ、ピストン
(3)ロケット、超音速機エンジン
用途利用分野 軽量・高温強度を要する構造部品
高温耐酸化を要する構造部品
関連発表論文 (1)横島重信, 山口正治. TiAl基金属間化合物の破壊とそのメカニズム. まてりあ. vol.35,no.5,1996,p.542‐550.
(2)山口正治. 金属間化合物‐21世紀の高温材料を拓く 金属間化合物 21世紀の高温材料. まてりあ. vol.35,no.10,1996,p.1054‐1057.
出願特許   特許 国際特許分類(IPC)
( 1 ) 国立大学法人京都大学, . 山口 正治, 乾 晴行, デイビッド レイ ジョンソン, . Ti-Al-Si系合金の製造方法. 特開2000-017359. 2000-01-18
  • C22C  14/00     
  • C22C   1/00     
  • C22C   1/02     
  • C22C   1/02     
  • C30B  17/00     
  • C30B  29/52     

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