JPH0559464A - 耐酸化性ＴｉＡｌ系金属間化合物材料およびその製造方法 - Google Patents
耐酸化性ＴｉＡｌ系金属間化合物材料およびその製造方法Info
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- JPH0559464A JPH0559464A JP24236291A JP24236291A JPH0559464A JP H0559464 A JPH0559464 A JP H0559464A JP 24236291 A JP24236291 A JP 24236291A JP 24236291 A JP24236291 A JP 24236291A JP H0559464 A JPH0559464 A JP H0559464A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高温耐酸化性の優れたＴｉＡｌ系金属間化合
物材料を提供する。 【構成】 ＴｉＡｌ系金属間化合物よりなる主体１に、
Ａｌ2 Ｔｉ系金属間化合物よりなり、且つ主体１と一体
の中間層２と、（Ａｌ，Ｇｅ）3Ｔｉ系金属間化合物よ
りなり、且つ中間層２と一体の表層３とを形成する。表
層３は非常に緻密であって、外部からの酸素の侵入拡散
を防止する機能を有する。また中間層２は主体１の酸化
を防止する機能を有する。
物材料を提供する。 【構成】 ＴｉＡｌ系金属間化合物よりなる主体１に、
Ａｌ2 Ｔｉ系金属間化合物よりなり、且つ主体１と一体
の中間層２と、（Ａｌ，Ｇｅ）3Ｔｉ系金属間化合物よ
りなり、且つ中間層２と一体の表層３とを形成する。表
層３は非常に緻密であって、外部からの酸素の侵入拡散
を防止する機能を有する。また中間層２は主体１の酸化
を防止する機能を有する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、耐酸化性ＴｉＡｌ系金
属間化合物材料およびその製造方法に関するものであ
る。
属間化合物材料およびその製造方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】ＴｉＡｌ系金属間化合物材料は、比強度
の優れた耐熱材料として期待されているが、８００℃を
超える高温下においては耐酸化性が低下する、といった
不具合がある。
の優れた耐熱材料として期待されているが、８００℃を
超える高温下においては耐酸化性が低下する、といった
不具合がある。
【０００３】そこで、Ａｌ3 Ｔｉ系金属間化合物よりな
る耐酸化性表層を備えたＴｉＡｌ系金属間化合物材料が
開発された。
る耐酸化性表層を備えたＴｉＡｌ系金属間化合物材料が
開発された。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記Ｔ
ｉＡｌ系金属間化合物材料は高温酸化性雰囲気中に長時
間曝されると、表層において、酸素の侵入拡散に起因し
たＡｌの内部拡散に伴ってＴｉ濃度が高くなるため、そ
の表層の耐酸化性が大幅に低下してしまうため実用に耐
えるものではない、ということが判明した。
ｉＡｌ系金属間化合物材料は高温酸化性雰囲気中に長時
間曝されると、表層において、酸素の侵入拡散に起因し
たＡｌの内部拡散に伴ってＴｉ濃度が高くなるため、そ
の表層の耐酸化性が大幅に低下してしまうため実用に耐
えるものではない、ということが判明した。
【０００５】本発明は前記に鑑み、第３元素であるＧｅ
を添加することにより優れた高温耐酸化性を有する表層
を備えた前記ＴｉＡｌ系金属間化合物材料およびその製
造方法を提供することを目的とする。
を添加することにより優れた高温耐酸化性を有する表層
を備えた前記ＴｉＡｌ系金属間化合物材料およびその製
造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に係る耐酸化性Ｔ
ｉＡｌ系金属間化合物材料は、ＴｉＡｌ系金属間化合物
よりなる主体と、（Ａｌ，Ｇｅ）3 Ｔｉ系金属間化合物
よりなり、且つ前記主体と一体の表層とを備えているこ
とを特徴とする。
ｉＡｌ系金属間化合物材料は、ＴｉＡｌ系金属間化合物
よりなる主体と、（Ａｌ，Ｇｅ）3 Ｔｉ系金属間化合物
よりなり、且つ前記主体と一体の表層とを備えているこ
とを特徴とする。
【０００７】本発明に係る耐酸化性ＴｉＡｌ系金属間化
合物材料の製造方法は、２５原子％以上、７５原子％以
下のＡｌを含有し、残部がＴｉであるＴｉＡｌ系金属間
化合物組成分と、０．０１原子％以上、１原子％以下の
Ｇｅとを含有する中間材を製造し、次いで前記中間材に
熱処理を施して、（Ａｌ，Ｇｅ）3 Ｔｉ系金属間化合物
よりなる表層を形成することを特徴とする。
合物材料の製造方法は、２５原子％以上、７５原子％以
下のＡｌを含有し、残部がＴｉであるＴｉＡｌ系金属間
化合物組成分と、０．０１原子％以上、１原子％以下の
Ｇｅとを含有する中間材を製造し、次いで前記中間材に
熱処理を施して、（Ａｌ，Ｇｅ）3 Ｔｉ系金属間化合物
よりなる表層を形成することを特徴とする。
【０００８】
【実施例】図１において、耐酸化性ＴｉＡｌ系金属間化
合物材料Ｃは、ＴｉＡｌ系金属間化合物よりなる主体１
と、Ａｌ濃度の高いＴｉＡｌ系金属間化合物、例えばＡ
ｌ2 Ｔｉ系金属間化合物よりなり、且つ主体１と一体の
中間層２と、（Ａｌ，Ｇｅ）3 Ｔｉ系金属間化合物より
なり、且つ中間層２と一体の表層３とより構成される。
合物材料Ｃは、ＴｉＡｌ系金属間化合物よりなる主体１
と、Ａｌ濃度の高いＴｉＡｌ系金属間化合物、例えばＡ
ｌ2 Ｔｉ系金属間化合物よりなり、且つ主体１と一体の
中間層２と、（Ａｌ，Ｇｅ）3 Ｔｉ系金属間化合物より
なり、且つ中間層２と一体の表層３とより構成される。
【０００９】表層３は非常に緻密であって、外部からの
酸素の侵入拡散を防止する機能を有し、また中間層２は
主体１の酸化を防止する機能を有する。
酸素の侵入拡散を防止する機能を有し、また中間層２は
主体１の酸化を防止する機能を有する。
【００１０】このような表層３を単独で備えるか、また
は表層３および中間層２の両層を備えることによって、
ＴｉＡｌ系金属間化合物材料Ｃは優れた高温耐酸化性を
発揮する。
は表層３および中間層２の両層を備えることによって、
ＴｉＡｌ系金属間化合物材料Ｃは優れた高温耐酸化性を
発揮する。
【００１１】耐酸化性ＴｉＡｌ系金属間化合物材料Ｃの
製造に当っては、２５原子％以上、７５原子％以下のＡ
ｌを含有し、残部がＴｉであるＴｉＡｌ系金属間化合物
組成分に、０．０１原子％以上、１原子％以下のＧｅを
添加して中間材を溶製し、次いで中間材に熱処理を施し
て、（Ａｌ，Ｇｅ）3 Ｔｉ系金属間化合物よりなる表層
３を形成する、といった方法が採用される。
製造に当っては、２５原子％以上、７５原子％以下のＡ
ｌを含有し、残部がＴｉであるＴｉＡｌ系金属間化合物
組成分に、０．０１原子％以上、１原子％以下のＧｅを
添加して中間材を溶製し、次いで中間材に熱処理を施し
て、（Ａｌ，Ｇｅ）3 Ｔｉ系金属間化合物よりなる表層
３を形成する、といった方法が採用される。
【００１２】ただし、Ａｌ含有量が２５原子％未満で
は、（Ａｌ，Ｇｅ）3Ｔｉ系金属間化合物が生成され
ず、一方、７５原子％を超えると、Ａｌのα相が現出す
るため高温下での使用が不可能となる。またＧｅ含有量
が０．０１原子％未満では、（Ａｌ，Ｇｅ）3 Ｔｉ系金
属間化合物が生成されず、一方、１原子％を超えると、
表層３の厚さが増すため、その表層３が脆化してクラッ
ク等が発生する。
は、（Ａｌ，Ｇｅ）3Ｔｉ系金属間化合物が生成され
ず、一方、７５原子％を超えると、Ａｌのα相が現出す
るため高温下での使用が不可能となる。またＧｅ含有量
が０．０１原子％未満では、（Ａｌ，Ｇｅ）3 Ｔｉ系金
属間化合物が生成されず、一方、１原子％を超えると、
表層３の厚さが増すため、その表層３が脆化してクラッ
ク等が発生する。
【００１３】次に具体例について説明する。
【００１４】４７原子％のＡｌを含有し、残部がＴｉで
あるＴｉＡｌ系金属間化合物組成分に０．３原子％のＧ
ｅを添加して素材を得た。次いで、素材を非消耗アーク
溶解炉を用いて、Ａｒ雰囲気下で溶解することによりイ
ンゴットを得た。この溶解工程では、金属間化合物の均
一性を向上させるため、先ず、１回目の溶解（表側から
の溶解）を行った後、インゴットを裏返して２回目の溶
解（裏側からの溶解）を行い、この表側からの溶解およ
び裏側からの溶解を１サイクルとして２サイクル繰返し
た。その後インゴットに、真空中、１３００℃、３時間
の均質化処理を施して中間材を得た。
あるＴｉＡｌ系金属間化合物組成分に０．３原子％のＧ
ｅを添加して素材を得た。次いで、素材を非消耗アーク
溶解炉を用いて、Ａｒ雰囲気下で溶解することによりイ
ンゴットを得た。この溶解工程では、金属間化合物の均
一性を向上させるため、先ず、１回目の溶解（表側から
の溶解）を行った後、インゴットを裏返して２回目の溶
解（裏側からの溶解）を行い、この表側からの溶解およ
び裏側からの溶解を１サイクルとして２サイクル繰返し
た。その後インゴットに、真空中、１３００℃、３時間
の均質化処理を施して中間材を得た。
【００１５】中間材を機械加工によって、直径１２mm、
長さ１２mmの小型短柱状に形成し、次いでその中間体
に、大気中、９００℃、１時間の熱処理を施して、主体
（Ｔｉ−４７原子％Ａｌ）上に中間層２および表層３を
備えた耐酸化性ＴｉＡｌ系金属間化合物材料（以下、本
発明材料という）Ｃを得た。この場合、表層３における
Ｇｅ含有量は１０数％程度である。
長さ１２mmの小型短柱状に形成し、次いでその中間体
に、大気中、９００℃、１時間の熱処理を施して、主体
（Ｔｉ−４７原子％Ａｌ）上に中間層２および表層３を
備えた耐酸化性ＴｉＡｌ系金属間化合物材料（以下、本
発明材料という）Ｃを得た。この場合、表層３における
Ｇｅ含有量は１０数％程度である。
【００１６】図２は、Ｇｅを含有していない比較例Ｔｉ
Ａｌ系金属間化合物材料（以下、比較例材料という）Ｃ
1 を示し、その比較例材料Ｃ1 は、４７原子％Ａｌを含
むＴｉＡｌ系金属間化合物よりなる主体１と、Ａｌ3 Ｔ
ｉ系金属間化合物よりなり、且つ主体１と一体の表層３
とより構成される。
Ａｌ系金属間化合物材料（以下、比較例材料という）Ｃ
1 を示し、その比較例材料Ｃ1 は、４７原子％Ａｌを含
むＴｉＡｌ系金属間化合物よりなる主体１と、Ａｌ3 Ｔ
ｉ系金属間化合物よりなり、且つ主体１と一体の表層３
とより構成される。
【００１７】同様にＧｅを含有していない比較例材料Ｃ
2 を用意した。この比較例材料Ｃ2 は、その主体が５０
原子％Ａｌを含有する点を除いて、比較例材料Ｃ1 と同
一構造を有する。
2 を用意した。この比較例材料Ｃ2 は、その主体が５０
原子％Ａｌを含有する点を除いて、比較例材料Ｃ1 と同
一構造を有する。
【００１８】次に、本発明材料Ｃおよび両比較例材料Ｃ
1 ，Ｃ2を用いて高温酸化テストを行った。
1 ，Ｃ2を用いて高温酸化テストを行った。
【００１９】そのテストは、マッフル炉内のアルミナ磁
性るつぼ中に各材料Ｃ，Ｃ1 ，Ｃ2 を静置し、炉内温度
を６００〜９００℃に設定すると共に炉内に十分に大気
を循環させ、１００時間に亘って行われた。
性るつぼ中に各材料Ｃ，Ｃ1 ，Ｃ2 を静置し、炉内温度
を６００〜９００℃に設定すると共に炉内に十分に大気
を循環させ、１００時間に亘って行われた。
【００２０】図３は、高温酸化テスト後における本発明
材料Ｃを示し、同図（ａ）は、金属組織を示す電子顕微
鏡写真（７５０倍）であり、同図（ｂ）は、（ａ）に対
応する断面図である。表層３上にスケール４が発生して
おり、そのスケール４は、表層３上に在って、Ａｌ2 Ｏ
3 およびＴｉＯ2 よりなる内層部５と、その内層部５上
に在ってＡｌ2 Ｏ3 よりなる外層部６とを有する。
材料Ｃを示し、同図（ａ）は、金属組織を示す電子顕微
鏡写真（７５０倍）であり、同図（ｂ）は、（ａ）に対
応する断面図である。表層３上にスケール４が発生して
おり、そのスケール４は、表層３上に在って、Ａｌ2 Ｏ
3 およびＴｉＯ2 よりなる内層部５と、その内層部５上
に在ってＡｌ2 Ｏ3 よりなる外層部６とを有する。
【００２１】図４は、本発明材料ＣのＥＰＭＡ（電子プ
ローブマイクロアナライザ）による線分析結果を示す。
図中、線ａがＴｉ含有量に、また線ｂがＡｌ含有量に、
さらに線ｃがＧｅ含有量にそれぞれ該当する。
ローブマイクロアナライザ）による線分析結果を示す。
図中、線ａがＴｉ含有量に、また線ｂがＡｌ含有量に、
さらに線ｃがＧｅ含有量にそれぞれ該当する。
【００２２】図４より、中間層２においてＡｌ濃度が高
いことが判る。また表層３においては、ＧｅがＡｌと置
換したため、Ｇｅ濃度が高くなる一方、Ａｌ濃度が低下
していることが判る。この場合、表層３におけるＧｅ含
有量は約１３．４重量％である。
いことが判る。また表層３においては、ＧｅがＡｌと置
換したため、Ｇｅ濃度が高くなる一方、Ａｌ濃度が低下
していることが判る。この場合、表層３におけるＧｅ含
有量は約１３．４重量％である。
【００２３】図５は、高温酸化テスト後における比較例
材料Ｃ1 を示し、同図（ａ）は、金属組織を示す電子顕
微鏡写真（７５０倍）であり、同図（ｂ）は、（ａ）に
対応する断面図である。表層３においては、酸素の侵入
拡散に起因してＡｌの内部拡散が生じたためにＴｉ濃度
が高くなり、その結果、表層３はＴｉ3 Ａｌ系金属間化
合物より構成されている。また表層３上にスケール４が
発生しており、そのスケール４は、表層３上に在って、
Ａｌ2 Ｏ3 よりなる内層部５と、その内層部５上に在っ
てＡｌ2 Ｏ3 およびＴｉＯ2 よりなる外層部６とを有す
る。
材料Ｃ1 を示し、同図（ａ）は、金属組織を示す電子顕
微鏡写真（７５０倍）であり、同図（ｂ）は、（ａ）に
対応する断面図である。表層３においては、酸素の侵入
拡散に起因してＡｌの内部拡散が生じたためにＴｉ濃度
が高くなり、その結果、表層３はＴｉ3 Ａｌ系金属間化
合物より構成されている。また表層３上にスケール４が
発生しており、そのスケール４は、表層３上に在って、
Ａｌ2 Ｏ3 よりなる内層部５と、その内層部５上に在っ
てＡｌ2 Ｏ3 およびＴｉＯ2 よりなる外層部６とを有す
る。
【００２４】図６は、比較例材料Ｃ1 のＥＰＭＡ（電子
プローブマイクロアナライザ）による線分析結果を示
す。図中、線ａがＴｉ含有量に、また線ｂがＡｌ含有量
にそれぞれ該当する。図５より、表層３においては、Ｔ
ｉ濃度が高くなる一方、Ａｌ濃度が低下していることが
判る。
プローブマイクロアナライザ）による線分析結果を示
す。図中、線ａがＴｉ含有量に、また線ｂがＡｌ含有量
にそれぞれ該当する。図５より、表層３においては、Ｔ
ｉ濃度が高くなる一方、Ａｌ濃度が低下していることが
判る。
【００２５】図７は、高温酸化テスト結果を示す。図
中、線ｄが本発明材料Ｃに、また線ｅが比較例材料Ｃ1
に、さらに線ｆが比較例材料Ｃ2 にそれぞれ該当する。
中、線ｄが本発明材料Ｃに、また線ｅが比較例材料Ｃ1
に、さらに線ｆが比較例材料Ｃ2 にそれぞれ該当する。
【００２６】この種耐熱材料における酸化増量上限値
は、線ｇで示すように、１０ｇ／ｍ2 である。この酸化
増量上限値において、図７から明らかなように、本発明
材料Ｃは、比較例材料Ｃ1 に比べて高温耐酸化性が１０
０℃以上向上しており、また比較例材料Ｃ2 に比べて約
８０℃向上している。これは、（Ａｌ，Ｇｅ）3 Ｔｉ系
金属間化合物よりなる表層３の単独機能またはその表層
３およびＡｌ2 Ｔｉ系金属間化合物よりなる中間層２の
協働機能に起因する。
は、線ｇで示すように、１０ｇ／ｍ2 である。この酸化
増量上限値において、図７から明らかなように、本発明
材料Ｃは、比較例材料Ｃ1 に比べて高温耐酸化性が１０
０℃以上向上しており、また比較例材料Ｃ2 に比べて約
８０℃向上している。これは、（Ａｌ，Ｇｅ）3 Ｔｉ系
金属間化合物よりなる表層３の単独機能またはその表層
３およびＡｌ2 Ｔｉ系金属間化合物よりなる中間層２の
協働機能に起因する。
【００２７】
【発明の効果】本発明によれば、表層の材質、または表
層および中間層の材質を前記のように特定することによ
って、高温下における耐酸化性を大幅に向上させたＴｉ
Ａｌ系金属間化合物材料を提供することができる。
層および中間層の材質を前記のように特定することによ
って、高温下における耐酸化性を大幅に向上させたＴｉ
Ａｌ系金属間化合物材料を提供することができる。
【００２８】また本発明によれば、前記のように優れた
高温耐酸化性を備えた前記材料を容易に量産することが
できる。
高温耐酸化性を備えた前記材料を容易に量産することが
できる。
【図１】本発明ＴｉＡｌ系金属間化合物材料の要部概略
断面図である。
断面図である。
【図２】比較例ＴｉＡｌ系金属間化合物材料の要部概略
断面図である。
断面図である。
【図３】（ａ）は、高温酸化テスト後の本発明ＴｉＡｌ
系金属間化合物材料の金属組織を示す顕微鏡写真であ
り、（ｂ）は、（ａ）に対応する要部概略断面図であ
る。
系金属間化合物材料の金属組織を示す顕微鏡写真であ
り、（ｂ）は、（ａ）に対応する要部概略断面図であ
る。
【図４】高温酸化テスト後の本発明ＴｉＡｌ系金属間化
合物材料のＥＰＭＡによる線分析結果を示すグラフであ
る。
合物材料のＥＰＭＡによる線分析結果を示すグラフであ
る。
【図５】（ａ）は、高温酸化テスト後の比較例ＴｉＡｌ
系金属間化合物材料の金属組織を示す顕微鏡写真であ
り、（ｂ）は、（ａ）に対応する要部概略断面図であ
る。
系金属間化合物材料の金属組織を示す顕微鏡写真であ
り、（ｂ）は、（ａ）に対応する要部概略断面図であ
る。
【図６】高温酸化テスト後の比較例ＴｉＡｌ系金属間化
合物材料のＥＰＭＡによる線分析結果を示すグラフであ
る。
合物材料のＥＰＭＡによる線分析結果を示すグラフであ
る。
【図７】高温酸化テストにおける加熱温度と酸化増量と
の関係を示すグラフである。
の関係を示すグラフである。
１ 主体 ２ 中間層 ３ 表層 Ｃ ＴｉＡｌ系金属間化合物材料
Claims (3)
- 【請求項１】 ＴｉＡｌ系金属間化合物よりなる主体
（１）と、（Ａｌ，Ｇｅ）3 Ｔｉ系金属間化合物よりな
り、且つ前記主体（１）と一体の表層（３）とを備えて
いることを特徴とする耐酸化性ＴｉＡｌ系金属間化合物
材料。 - 【請求項２】 ＴｉＡｌ系金属間化合物よりなる主体
（１）と、Ａｌ濃度の高いＴｉＡｌ系金属間化合物より
なり、且つ前記主体（１）と一体の中間層（２）と、
（Ａｌ，Ｇｅ）3 Ｔｉ系金属間化合物よりなり、且つ前
記中間層（２）と一体の表層（３）とを備えていること
を特徴とする耐酸化性ＴｉＡｌ系金属間化合物材料。 - 【請求項３】 ２５原子％以上、７５原子％以下のＡｌ
を含有し、残部がＴｉであるＴｉＡｌ系金属間化合物組
成分と、０．０１原子％以上、１原子％以下のＧｅとを
含有する中間材を製造し、次いで前記中間材に熱処理を
施して、（Ａｌ，Ｇｅ）3 Ｔｉ系金属間化合物よりなる
表層を形成することを特徴とする耐酸化性ＴｉＡｌ系金
属間化合物材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24236291A JPH0559464A (ja) | 1991-08-29 | 1991-08-29 | 耐酸化性ＴｉＡｌ系金属間化合物材料およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24236291A JPH0559464A (ja) | 1991-08-29 | 1991-08-29 | 耐酸化性ＴｉＡｌ系金属間化合物材料およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0559464A true JPH0559464A (ja) | 1993-03-09 |
Family
ID=17088057
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24236291A Pending JPH0559464A (ja) | 1991-08-29 | 1991-08-29 | 耐酸化性ＴｉＡｌ系金属間化合物材料およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0559464A (ja) |
-
1991
- 1991-08-29 JP JP24236291A patent/JPH0559464A/ja active Pending
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