JPH095497A - Ｘ線回折装置および酸化物分散強化型合金粉末 - Google Patents
Ｘ線回折装置および酸化物分散強化型合金粉末Info
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- JPH095497A JPH095497A JP7148534A JP14853495A JPH095497A JP H095497 A JPH095497 A JP H095497A JP 7148534 A JP7148534 A JP 7148534A JP 14853495 A JP14853495 A JP 14853495A JP H095497 A JPH095497 A JP H095497A
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- oxide
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- oxide dispersion
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Abstract
(57)【要約】
【構成】Ｘ線源１からのＸ線２はスリットＳ０を経て分
光器３に照射される。分光後のＸ線４はスリットＳ１を
経て試料に入射角θで照射される。試料のθ回転及び検
出器２θ回転の走査により測定した回折線幅より結晶子
サイズを高精度で決定する。またこの装置で測定した酸
化物からの回折線幅の半値幅が２.５λ／cosθ度以上で
ある酸化物分散強化型合金用の粉末。 【効果】Ｘ線回折装置により酸化物分散強化型合金の耐
熱特性を支配する酸化物の粒子径を簡単に評価でき、合
金粉末を生成するＭＡプロセスの最適化が容易となる。
光器３に照射される。分光後のＸ線４はスリットＳ１を
経て試料に入射角θで照射される。試料のθ回転及び検
出器２θ回転の走査により測定した回折線幅より結晶子
サイズを高精度で決定する。またこの装置で測定した酸
化物からの回折線幅の半値幅が２.５λ／cosθ度以上で
ある酸化物分散強化型合金用の粉末。 【効果】Ｘ線回折装置により酸化物分散強化型合金の耐
熱特性を支配する酸化物の粒子径を簡単に評価でき、合
金粉末を生成するＭＡプロセスの最適化が容易となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は結晶子サイズ評価用Ｘ線
回折装置及び酸化物分散強化型合金粉末に関する。
回折装置及び酸化物分散強化型合金粉末に関する。
【０００２】
【従来の技術】結晶子が小さくなると、回折線の幅は広
がりをもつようになる。結晶子サイズｄ（単位：ｎｍ）
と回折線の半値幅Ｂ(単位：ラジアン)は、回折関数をGa
ussianで近似し、結晶が等軸晶系で立方体と仮定する
と、次式（Scherrerの式）で表される。
がりをもつようになる。結晶子サイズｄ（単位：ｎｍ）
と回折線の半値幅Ｂ(単位：ラジアン)は、回折関数をGa
ussianで近似し、結晶が等軸晶系で立方体と仮定する
と、次式（Scherrerの式）で表される。
【０００３】
【数１】 ｄ＝０.９λ／Ｂ／cosθ …（数１） ここで、λはＸ線波長（単位：ｎｍ）、θは回折線のブ
ラッグ角である。また測定した回折線は、Ｘ線回折装置
の光学系に依存するため、測定した回折Ｘ線は、光学系
による広がり（装置関数）と試料による広がり（回折Ｘ
線の関数）とのコンボリューションとなる。各関数をLo
rentzianで近似すると、測定した回折線幅βは試料によ
る真の広がりの幅Ｂと光学系の広がりによる幅Ｂ0 との
和となる。
ラッグ角である。また測定した回折線は、Ｘ線回折装置
の光学系に依存するため、測定した回折Ｘ線は、光学系
による広がり（装置関数）と試料による広がり（回折Ｘ
線の関数）とのコンボリューションとなる。各関数をLo
rentzianで近似すると、測定した回折線幅βは試料によ
る真の広がりの幅Ｂと光学系の広がりによる幅Ｂ0 との
和となる。
【０００４】
【数２】 β＝Ｂ＋Ｂ0 …（数２） Ｂ0 の評価には、試料による回折線の広がりがない標準
試料が用いられる。数１，数２によりｄを評価できる。
試料が用いられる。数１，数２によりｄを評価できる。
【０００５】回折線を測定する従来のＸ線回折装置の一
例を図２に示す。Ｘ線源１からのＸ線２はスリットＳ１
を経て試料に入射角θで照射される。試料からの回折Ｘ
線６はスリットＳ２及びＳ３を経て検出器７により測定
される。Ｘ線源１，試料５及びスリットＳ２は集中円上
に配置されている。試料からの回折線のプロファイルの
測定には、計算機９より制御部８をへて試料−検出器駆
動部により試料及び検出器を回転させる通常のθ−２θ
走査が用いられる。
例を図２に示す。Ｘ線源１からのＸ線２はスリットＳ１
を経て試料に入射角θで照射される。試料からの回折Ｘ
線６はスリットＳ２及びＳ３を経て検出器７により測定
される。Ｘ線源１，試料５及びスリットＳ２は集中円上
に配置されている。試料からの回折線のプロファイルの
測定には、計算機９より制御部８をへて試料−検出器駆
動部により試料及び検出器を回転させる通常のθ−２θ
走査が用いられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】耐熱材料として酸化物
分散強化型合金の耐熱特性を支配しているのが、分散粒
子間の距離である。分散粒子による強化機構として、マ
トリックス中の転位の移動を抑制するオロワン応力は粒
子間距離の逆数に比例すると考えられている。また合金
中に含まれる酸化物粒子の全体積が等しい合金間では、
粒子間距離と粒子サイズは比例するため、酸化物粒子の
サイズが小さい合金ほどオロワン応力は強く、クリープ
特性は良好となる。このため、粒子サイズを定量的に高
い精度で決定することは材料を開発する上で非常に重要
となる。しかし、従来装置では以下に述べる問題点があ
る。すなわち、回折線幅から数１，数２より結晶子サイ
ズを求める場合、光学系の広がりＢ0を精度良く求める
必要がある。しかし、従来の集中法によるＸ線回折装置
では、Ｘ線強度の向上を図るために発散した入射Ｘ線を
用いている。このためＢ0 は大きくなり精度の高い結晶
子サイズの決定が難しいという問題がある。
分散強化型合金の耐熱特性を支配しているのが、分散粒
子間の距離である。分散粒子による強化機構として、マ
トリックス中の転位の移動を抑制するオロワン応力は粒
子間距離の逆数に比例すると考えられている。また合金
中に含まれる酸化物粒子の全体積が等しい合金間では、
粒子間距離と粒子サイズは比例するため、酸化物粒子の
サイズが小さい合金ほどオロワン応力は強く、クリープ
特性は良好となる。このため、粒子サイズを定量的に高
い精度で決定することは材料を開発する上で非常に重要
となる。しかし、従来装置では以下に述べる問題点があ
る。すなわち、回折線幅から数１，数２より結晶子サイ
ズを求める場合、光学系の広がりＢ0を精度良く求める
必要がある。しかし、従来の集中法によるＸ線回折装置
では、Ｘ線強度の向上を図るために発散した入射Ｘ線を
用いている。このためＢ0 は大きくなり精度の高い結晶
子サイズの決定が難しいという問題がある。
【０００７】本発明の目的は結晶子サイズを高い精度で
測定できるＸ線回折装置を提供することにある。
測定できるＸ線回折装置を提供することにある。
【０００８】また酸化物分散強化型合金の製造方法は、
特開昭47−42507 号公報に示されており、原料である純
金属，合金粉末及び微細な酸化物の粉末を、高エネルギ
ボールミル中で機械的に混合（メカニカルアロイング，
ＭＡ）した後、焼結して固形化し、更に高温で加工及び
熱処理を施し、マトリックスの結晶粒を粗大化させて使
用される。この中でＭＡ過程は、酸化物粒子を微細，高
分散化するもので、ＭＡ後の合金粉末中の酸化物の粒子
サイズは、合金の耐熱強度を支配する一要因である。本
発明は、高温クリープ特性を向上させたＮｉ基酸化物強
化型合金を得るための合金粉末を提供することを目的と
する。
特開昭47−42507 号公報に示されており、原料である純
金属，合金粉末及び微細な酸化物の粉末を、高エネルギ
ボールミル中で機械的に混合（メカニカルアロイング，
ＭＡ）した後、焼結して固形化し、更に高温で加工及び
熱処理を施し、マトリックスの結晶粒を粗大化させて使
用される。この中でＭＡ過程は、酸化物粒子を微細，高
分散化するもので、ＭＡ後の合金粉末中の酸化物の粒子
サイズは、合金の耐熱強度を支配する一要因である。本
発明は、高温クリープ特性を向上させたＮｉ基酸化物強
化型合金を得るための合金粉末を提供することを目的と
する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明のＸ線回折装置は、Ｘ線源と試料の間に一つ以上の分
光素子を具備してなる。
明のＸ線回折装置は、Ｘ線源と試料の間に一つ以上の分
光素子を具備してなる。
【００１０】また、前記分光素子に平板状の結晶を具備
してなる。
してなる。
【００１１】また、前記分光素子に非対称反射結晶を具
備してなる。
備してなる。
【００１２】本発明の酸化物分散強化型合金粉末は、Ｘ
線回折装置により測定した酸化物粒子からの回折Ｘ線の
半値幅が２.５λ／cosθ度以上である酸化物粒子を分散
させた。
線回折装置により測定した酸化物粒子からの回折Ｘ線の
半値幅が２.５λ／cosθ度以上である酸化物粒子を分散
させた。
【００１３】また本発明の別の酸化物分散強化型合金粉
末は、チタン，ジルコニウムおよびハフニウムよりなる
群から選ばれた１種以上の元素と、クロムと、炭素と、
イットリウムを含む酸化物と、残部が実質上ニッケルか
らなり、Ｘ線回折装置により測定したイットリウムを含
む酸化物からの回折Ｘ線の半値幅が２.５λ／cosθ度以
上である酸化物粒子を分散させた。
末は、チタン，ジルコニウムおよびハフニウムよりなる
群から選ばれた１種以上の元素と、クロムと、炭素と、
イットリウムを含む酸化物と、残部が実質上ニッケルか
らなり、Ｘ線回折装置により測定したイットリウムを含
む酸化物からの回折Ｘ線の半値幅が２.５λ／cosθ度以
上である酸化物粒子を分散させた。
【００１４】さらに本発明の別の酸化物分散強化型合金
粉末は、チタン，ジルコニウムおよびハフニウムよりな
る群から選ばれた１種以上の元素と、クロムと、炭素
と、タングステン，モリブデン及びレニウムよりなる群
から選ばれた１種以上の元素と、イットリウムを含む酸
化物と、残部が実質上ニッケルからなり、Ｘ線回折装置
により測定したイットリウムを含む酸化物からの回折Ｘ
線の半値幅が２.５λ／cosθ 度以上である酸化物粒子
を分散させた。
粉末は、チタン，ジルコニウムおよびハフニウムよりな
る群から選ばれた１種以上の元素と、クロムと、炭素
と、タングステン，モリブデン及びレニウムよりなる群
から選ばれた１種以上の元素と、イットリウムを含む酸
化物と、残部が実質上ニッケルからなり、Ｘ線回折装置
により測定したイットリウムを含む酸化物からの回折Ｘ
線の半値幅が２.５λ／cosθ 度以上である酸化物粒子
を分散させた。
【００１５】
【作用】本発明によるＸ線回折装置を図１に示し、本発
明の作用を説明する。Ｘ線源１からのＸ線２はスリット
Ｓ０を経て分光器３に照射される。分光後のＸ線４はス
リットＳ１を経て試料に入射角θで照射される。試料か
らの回折Ｘ線６はスリットＳ２及びＳ３を経て検出器７
により測定される。試料からの回折線のプロファイルの
測定には、計算機９より制御部８を経て試料−検出器駆
動部により試料及び検出器を回転させる通常のθ−２θ
走査を用いた。本発明では、分光器により平行なＸ線を
使用する。次にＸ線源と試料の間に分光器を設けること
で平行なＸ線が得られることを図３のDuMoned ダイヤグ
ラムを用いて説明する。図３の横軸は角度θで、縦軸は
Ｘ線波長λである。Ｘ線源からの特性Ｘ線は自然幅δλ
の波長広がりをもった発散Ｘ線である。これはθ方向に
広がっていることを示す。幅Ｓは光源サイズ，スリット
幅等の幾何光学で決まるＸ線の発散角である。一方、分
光器により反射される領域は、ブラッグの反射条件（２
dsinθ＝λ，ｄは面間隔）を満たす曲線をブラッグ反射
の固有幅ωｓだけ広げた領域となる。これから、分光器
から出射されるＸ線は斜線で示した領域のみとなり、θ
方向の幅が狭い、即ち、平行なＸ線が得られる。本発明
では、平行性なＸ線を利用できるので、数２でのＢ0 の
寄与が少なくなり高い精度で結晶子サイズを測定でき
る。さらに、分光器に非対称反射結晶を用いれば、より
平行性の高いＸ線が得られる。非対称反射結晶は結晶表
面を反射に寄与する格子面に対して非平行に切り出した
もので、これに入射したＸ線は拡大或いは縮小される。
図４に非対称反射結晶による反射の様子を示す。結晶表
面と格子面のなす角度がαの場合、結晶表面に対する入
射角θ0とθhは異なる。このときの非対称因子ｂは次式
で表される。
明の作用を説明する。Ｘ線源１からのＸ線２はスリット
Ｓ０を経て分光器３に照射される。分光後のＸ線４はス
リットＳ１を経て試料に入射角θで照射される。試料か
らの回折Ｘ線６はスリットＳ２及びＳ３を経て検出器７
により測定される。試料からの回折線のプロファイルの
測定には、計算機９より制御部８を経て試料−検出器駆
動部により試料及び検出器を回転させる通常のθ−２θ
走査を用いた。本発明では、分光器により平行なＸ線を
使用する。次にＸ線源と試料の間に分光器を設けること
で平行なＸ線が得られることを図３のDuMoned ダイヤグ
ラムを用いて説明する。図３の横軸は角度θで、縦軸は
Ｘ線波長λである。Ｘ線源からの特性Ｘ線は自然幅δλ
の波長広がりをもった発散Ｘ線である。これはθ方向に
広がっていることを示す。幅Ｓは光源サイズ，スリット
幅等の幾何光学で決まるＸ線の発散角である。一方、分
光器により反射される領域は、ブラッグの反射条件（２
dsinθ＝λ，ｄは面間隔）を満たす曲線をブラッグ反射
の固有幅ωｓだけ広げた領域となる。これから、分光器
から出射されるＸ線は斜線で示した領域のみとなり、θ
方向の幅が狭い、即ち、平行なＸ線が得られる。本発明
では、平行性なＸ線を利用できるので、数２でのＢ0 の
寄与が少なくなり高い精度で結晶子サイズを測定でき
る。さらに、分光器に非対称反射結晶を用いれば、より
平行性の高いＸ線が得られる。非対称反射結晶は結晶表
面を反射に寄与する格子面に対して非平行に切り出した
もので、これに入射したＸ線は拡大或いは縮小される。
図４に非対称反射結晶による反射の様子を示す。結晶表
面と格子面のなす角度がαの場合、結晶表面に対する入
射角θ0とθhは異なる。このときの非対称因子ｂは次式
で表される。
【００１６】
【数３】 ｂ＝sinθ0／sinθh＝sin（θB−α）／sin（θB＋α） …（数３）
【００１７】
【数４】 ω0＝ωs／√ｂ，ωh＝ωs・√ｂ …（数４） である。ここでは、ｂ＜１である。次に、この場合での
DuMoned ダイヤグラムを図５に示す。非対称反射結晶で
は、領域abcdのＸ線が受光され、それが領域ABCDとなっ
て反射される。この領域ＡＢＣＤの角度幅は、対称反射
結晶の場合（ｂ＝１）の角度幅（斜線の領域）より小さ
くなるため、より平行性の高いＸ線が得られる。これに
よれば、Ｘ線源と試料の間に非対称反射結晶の分光器を
設けることにより、平行性の優れたＸ線が利用でき高い
精度で結晶子サイズを測定できる。次に本発明の装置に
より測定した回折線幅で特徴づけられる酸化物を有する
酸化物分散強化型合金粉末について説明する。金属材料
の高温での変形は、結晶中に発生した転位の移動により
進行する。結晶中に酸化物などの微細粒子が分散してい
る酸化物分散強化型合金では、粒子により転位の移動が
阻止され変形に対する抵抗が生じる。転位が粒子間を張
り出して通過するには次式で示すオロワン応力τが必要
となる。
DuMoned ダイヤグラムを図５に示す。非対称反射結晶で
は、領域abcdのＸ線が受光され、それが領域ABCDとなっ
て反射される。この領域ＡＢＣＤの角度幅は、対称反射
結晶の場合（ｂ＝１）の角度幅（斜線の領域）より小さ
くなるため、より平行性の高いＸ線が得られる。これに
よれば、Ｘ線源と試料の間に非対称反射結晶の分光器を
設けることにより、平行性の優れたＸ線が利用でき高い
精度で結晶子サイズを測定できる。次に本発明の装置に
より測定した回折線幅で特徴づけられる酸化物を有する
酸化物分散強化型合金粉末について説明する。金属材料
の高温での変形は、結晶中に発生した転位の移動により
進行する。結晶中に酸化物などの微細粒子が分散してい
る酸化物分散強化型合金では、粒子により転位の移動が
阻止され変形に対する抵抗が生じる。転位が粒子間を張
り出して通過するには次式で示すオロワン応力τが必要
となる。
【００１８】
【数５】 τ＝Ｇａ／Ｌ …（数５） ここで、Ｇは剛性率、ａは転位のバーガースベクトル、
Ｌは粒子間距離である。即ち、Ｌが小さい酸化物分散強
化型合金ほど転位が移動するのに必要な応力が大きくな
り、耐熱特性に優れた材料となる。一方、Ｌは球状の酸
化物が結晶中で一様に分散していると仮定すると、球の
直径をｄとして次式で表される。
Ｌは粒子間距離である。即ち、Ｌが小さい酸化物分散強
化型合金ほど転位が移動するのに必要な応力が大きくな
り、耐熱特性に優れた材料となる。一方、Ｌは球状の酸
化物が結晶中で一様に分散していると仮定すると、球の
直径をｄとして次式で表される。
【００１９】
【数６】
【００２０】ここで、ρは合金の密度、ρ′，α′は酸
化物の密度及び重量比である。ここで、酸化物がイット
リアでその重量比が０.００５ の場合、数６は、
化物の密度及び重量比である。ここで、酸化物がイット
リアでその重量比が０.００５ の場合、数６は、
【００２１】
【数７】 Ｌ〜３ｄ …（数７） となる。また本発明によるＸ線回折装置によれば、平行
性の高いＸ線を用いるため数２における光学系の広がり
Ｂ0 を小さくでき、酸化物の回折線幅ＢにくらべＢ0 を
無視できる。これから、数１，数２，数７を用いると測
定した酸化物の回折線幅βは、
性の高いＸ線を用いるため数２における光学系の広がり
Ｂ0 を小さくでき、酸化物の回折線幅ＢにくらべＢ0 を
無視できる。これから、数１，数２，数７を用いると測
定した酸化物の回折線幅βは、
【００２２】
【数８】 β〜１５０λ／（Ｌcosθ)(deg) …（数８） となる。酸化物分散強化型合金ではＬが６０ｎｍ以下の
場合に優れた耐熱特性を示すことから、数８は最終的
に、
場合に優れた耐熱特性を示すことから、数８は最終的
に、
【００２３】
【数９】 β〜２.５λ／cosθ(deg) …（数９） となる。即ち酸化物分散強化型合金用の粉末として数９
のβより大きい回折幅を有する酸化物であれば、耐熱特
性の優れた酸化物分散強化型合金が得られる。
のβより大きい回折幅を有する酸化物であれば、耐熱特
性の優れた酸化物分散強化型合金が得られる。
【００２４】最後に、本発明の酸化物分散強化型合金粉
末に含有される各元素の役割を示す。クロムは耐高温腐
食性の向上に有効である。チタン，ジルコニウム，ハフ
ニウムは合金中に含まれる過剰な酸素を吸着する目的で
添加される。タングステンやモリブデンは母相中に固溶
して母相を強化する。炭素は、主に炭化物として析出し
粒界を強化する。レニウムは主に母相中に固溶して母相
を強化し、更に高温耐酸化性を向上させる。
末に含有される各元素の役割を示す。クロムは耐高温腐
食性の向上に有効である。チタン，ジルコニウム，ハフ
ニウムは合金中に含まれる過剰な酸素を吸着する目的で
添加される。タングステンやモリブデンは母相中に固溶
して母相を強化する。炭素は、主に炭化物として析出し
粒界を強化する。レニウムは主に母相中に固溶して母相
を強化し、更に高温耐酸化性を向上させる。
【００２５】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
【００２６】図１に本発明を適用した一実施例のＸ線回
折装置を示す。Ｘ線源１からのＸ線２はスリットＳ０を
経て分光器３に照射される。分光後のＸ線４はスリット
Ｓ１を経て試料に入射角θで照射される。試料からの回
折Ｘ線６はスリットＳ２及びＳ３を経て検出器７により
測定される。試料からの回折線のプロファイルの測定に
は、計算機９より制御部８を経て試料−検出器駆動部に
より試料及び検出器を回転させる通常のθ−２θ走査を
用いた。本発明では、図２に示した従来装置での集中法
は用いず、分光器により平行なＸ線を使用する。Ｘ線源
１には、回転対陰極型を用いた。電子銃から放出された
熱電子は、４０ｋＶの電圧で加速され、Ｃｕのターゲッ
トに衝突して、特性Ｘ線及び連続Ｘ線を発生させる。Ｘ
線の発光源の大きさは高さ１０mm，横１mmとし、Ｘ線の
取り出し角は電子線の垂直方向に対して６度とした。Ｓ
０〜Ｓ３までのスリットには、二枚のタンタル板を向い
合わせて配置した一次元スリットを２組、水平及び垂直
に交差させた構造で、スリット幅は高さ５mm，幅５０μ
ｍとした。分光器３はＳｉ（１１１）結晶とＸ線の結晶
に対する入射角を０.１ 秒の精度で制御できる結晶の回
転機構とあおり機構から構成されている。この分光器に
よりＣｕ−Ｋα１（０.１５４ｎｍ ）の特性Ｘ線のみを
取り出した。試料５を試料及び検出器７を回転させる２
軸垂直回転台の回転軸上に設置し、この回転台によりＸ
線の試料に対する入射角θと入射Ｘ線と回折Ｘ線とのな
す角度２θを各々連動させて回折Ｘ線６を検出器７によ
り測定した。検出器にはＮａＩシンチレータを使用し
た。分光器回転台，試料−検出器回転台等は、計算機９
により制御器８を経てコントロールされる。試料−検出
器のθ−２θ駆動毎の検出器からの信号は、制御器８内
の増幅器，ＡＤ変換器を経て、計算機に記録される。
折装置を示す。Ｘ線源１からのＸ線２はスリットＳ０を
経て分光器３に照射される。分光後のＸ線４はスリット
Ｓ１を経て試料に入射角θで照射される。試料からの回
折Ｘ線６はスリットＳ２及びＳ３を経て検出器７により
測定される。試料からの回折線のプロファイルの測定に
は、計算機９より制御部８を経て試料−検出器駆動部に
より試料及び検出器を回転させる通常のθ−２θ走査を
用いた。本発明では、図２に示した従来装置での集中法
は用いず、分光器により平行なＸ線を使用する。Ｘ線源
１には、回転対陰極型を用いた。電子銃から放出された
熱電子は、４０ｋＶの電圧で加速され、Ｃｕのターゲッ
トに衝突して、特性Ｘ線及び連続Ｘ線を発生させる。Ｘ
線の発光源の大きさは高さ１０mm，横１mmとし、Ｘ線の
取り出し角は電子線の垂直方向に対して６度とした。Ｓ
０〜Ｓ３までのスリットには、二枚のタンタル板を向い
合わせて配置した一次元スリットを２組、水平及び垂直
に交差させた構造で、スリット幅は高さ５mm，幅５０μ
ｍとした。分光器３はＳｉ（１１１）結晶とＸ線の結晶
に対する入射角を０.１ 秒の精度で制御できる結晶の回
転機構とあおり機構から構成されている。この分光器に
よりＣｕ−Ｋα１（０.１５４ｎｍ ）の特性Ｘ線のみを
取り出した。試料５を試料及び検出器７を回転させる２
軸垂直回転台の回転軸上に設置し、この回転台によりＸ
線の試料に対する入射角θと入射Ｘ線と回折Ｘ線とのな
す角度２θを各々連動させて回折Ｘ線６を検出器７によ
り測定した。検出器にはＮａＩシンチレータを使用し
た。分光器回転台，試料−検出器回転台等は、計算機９
により制御器８を経てコントロールされる。試料−検出
器のθ−２θ駆動毎の検出器からの信号は、制御器８内
の増幅器，ＡＤ変換器を経て、計算機に記録される。
【００２７】次に、このように構成される実施例装置を
用いた酸化物分散強化型合金粉末の測定例を説明する。
試料はＮｉ基酸化物分散強化型合金粉末のモデル試料で
あるＮｉ（９０ｗｔ％）−Ｙ2Ｏ3（１０ｗｔ％）をメカ
ニカルアロイング（ＭＡ）した粉末を用いた。平均粉末
粒径が１００μｍ以下のＮｉ粉末と平均粒径２０ｎｍの
Ｙ2Ｏ3粉末を混合し、遊星型ボールミル中に充填し、Ａ
ｒ雰囲気中でＭＡした。ボールミルの回転数は１６５rp
m とし、ミリング時間０，３０，６０，１２０時間の粉
末を計測試料とした。図６に各ＭＡ時間におけるバック
グランド処理したＸ線回折パターンを示す。ＭＡ時間と
共に回折線の幅が広がることから結晶子サイズは小さく
なっている。測定した回折Ｘ線強度Ｉを次式で示すロー
レンツ関数でフィットすることにより、回折線幅を精度
良く決定した。
用いた酸化物分散強化型合金粉末の測定例を説明する。
試料はＮｉ基酸化物分散強化型合金粉末のモデル試料で
あるＮｉ（９０ｗｔ％）−Ｙ2Ｏ3（１０ｗｔ％）をメカ
ニカルアロイング（ＭＡ）した粉末を用いた。平均粉末
粒径が１００μｍ以下のＮｉ粉末と平均粒径２０ｎｍの
Ｙ2Ｏ3粉末を混合し、遊星型ボールミル中に充填し、Ａ
ｒ雰囲気中でＭＡした。ボールミルの回転数は１６５rp
m とし、ミリング時間０，３０，６０，１２０時間の粉
末を計測試料とした。図６に各ＭＡ時間におけるバック
グランド処理したＸ線回折パターンを示す。ＭＡ時間と
共に回折線の幅が広がることから結晶子サイズは小さく
なっている。測定した回折Ｘ線強度Ｉを次式で示すロー
レンツ関数でフィットすることにより、回折線幅を精度
良く決定した。
【００２８】
【数１０】 Ｉ＝ａ／｛（２θ−ｂ)2＋ｃ2｝ …（数１０） ここで、２θは回折角、ａ，ｂ，ｃはフィッティングパ
ラメータである。得られたパラメータから数１により決
定したＹ2Ｏ3（指数：４００）の結晶子サイズを図７に
示す。ＭＡ０時間でのＹ2Ｏ3の結晶サイズは２２ｎｍで
あり、これは初期のＹ2Ｏ3の粉末の平均粒径とよい一致
を示した。Ｙ2Ｏ3の結晶子サイズはＭＡ時間と共に減少
し、１０ｎｍ以下になった。これは、数７より耐熱特性
の優れた酸化物分散強化型合金での酸化物の粒径と考え
られる。
ラメータである。得られたパラメータから数１により決
定したＹ2Ｏ3（指数：４００）の結晶子サイズを図７に
示す。ＭＡ０時間でのＹ2Ｏ3の結晶サイズは２２ｎｍで
あり、これは初期のＹ2Ｏ3の粉末の平均粒径とよい一致
を示した。Ｙ2Ｏ3の結晶子サイズはＭＡ時間と共に減少
し、１０ｎｍ以下になった。これは、数７より耐熱特性
の優れた酸化物分散強化型合金での酸化物の粒径と考え
られる。
【００２９】本実施例では、分光器３によりＸ線２に含
まれるＣｕ−Ｋα２，Ｋβ及び連続Ｘ線を取り除くこと
ができるので回折線の幅を高精度で測定できる。また回
折線の解析には、回折Ｘ線強度のローレンツ関数による
フィッティングを採ったため、高い精度で回折線幅を決
定できる。本実施例では、分光器３に一枚のＳｉ結晶を
用いたが、平行に配置した二枚の結晶を用いてもよい。
この場合、分光器に入射したＸ線と分光器から出射され
るＸ線は平行になるために、Ｘ線源１，分光器，試料回
転台を直線状に配置でき、Ｘ線光学系の調整が容易にな
る。また分光器に非対称反射結晶を用いてもよい。これ
は結晶から出射されるＸ線の発散角をより小さくでき、
平行なＸ線を試料に照射できる。これは、数２における
光学系の広がりＢ0 を小さくでき、精度の高い回折線の
解析ができる。
まれるＣｕ−Ｋα２，Ｋβ及び連続Ｘ線を取り除くこと
ができるので回折線の幅を高精度で測定できる。また回
折線の解析には、回折Ｘ線強度のローレンツ関数による
フィッティングを採ったため、高い精度で回折線幅を決
定できる。本実施例では、分光器３に一枚のＳｉ結晶を
用いたが、平行に配置した二枚の結晶を用いてもよい。
この場合、分光器に入射したＸ線と分光器から出射され
るＸ線は平行になるために、Ｘ線源１，分光器，試料回
転台を直線状に配置でき、Ｘ線光学系の調整が容易にな
る。また分光器に非対称反射結晶を用いてもよい。これ
は結晶から出射されるＸ線の発散角をより小さくでき、
平行なＸ線を試料に照射できる。これは、数２における
光学系の広がりＢ0 を小さくでき、精度の高い回折線の
解析ができる。
【００３０】次に、図１に示した一実施例のＸ線回折装
置で測定した耐熱特性の優れた酸化物分散強化型合金Ｍ
Ａ粉末の実施例について説明する。表１に示す各種組成
による酸化物分散強化型合金粉末を試料とした。
置で測定した耐熱特性の優れた酸化物分散強化型合金Ｍ
Ａ粉末の実施例について説明する。表１に示す各種組成
による酸化物分散強化型合金粉末を試料とした。
【００３１】
【表１】
【００３２】試料＃１〜＃５は本発明材であり、試料＃
０は比較材で既存合金ＭＡ７５４と同じ組成である。試
料＃０〜＃５各々の組成に応じて、平均粉末粒径が１０
０μｍ以下の金属元素粉末及び炭素粉末と平均粒径２０
ｎｍのＹ2Ｏ3微粉末を調合し、遊星ボールミル中に充填
し、Ａｒ雰囲気中でＭＡした。ボールミルの回転数は１
６５rpm 、ミリング時間は３０時間とした。ＭＡ後の混
合粉末を図１の実施例であるＸ線回折装置により測定し
た。得られた回折パターンより、上記で説明した解析法
によりＹ2Ｏ3の結晶子サイズを評価した。一方、ＭＡ後
の粉末は、強度測定のために合金化した。ＭＡ後の混合
粉末を軟鋼製のカプセルに充填し、１０-2〜１０-4Torr
の真空引きし、１００℃，２００℃，４００℃の各温度
で３０分加熱してカプセル内壁及び粉末の脱気を済ませ
た後に真空封入した。粉末の固形化にはＨＩＰ処理を使
用し１０５０℃，２０００kgf／cm2，保持時間１時間の
条件で実施した。更に９５０〜１０５０℃の高温で鍛造
及び熱間圧延処理し、厚さ２mmの薄板材に加工した後
に、１３００℃で１時間の真空熱処理を施して強度試験
材とした。
０は比較材で既存合金ＭＡ７５４と同じ組成である。試
料＃０〜＃５各々の組成に応じて、平均粉末粒径が１０
０μｍ以下の金属元素粉末及び炭素粉末と平均粒径２０
ｎｍのＹ2Ｏ3微粉末を調合し、遊星ボールミル中に充填
し、Ａｒ雰囲気中でＭＡした。ボールミルの回転数は１
６５rpm 、ミリング時間は３０時間とした。ＭＡ後の混
合粉末を図１の実施例であるＸ線回折装置により測定し
た。得られた回折パターンより、上記で説明した解析法
によりＹ2Ｏ3の結晶子サイズを評価した。一方、ＭＡ後
の粉末は、強度測定のために合金化した。ＭＡ後の混合
粉末を軟鋼製のカプセルに充填し、１０-2〜１０-4Torr
の真空引きし、１００℃，２００℃，４００℃の各温度
で３０分加熱してカプセル内壁及び粉末の脱気を済ませ
た後に真空封入した。粉末の固形化にはＨＩＰ処理を使
用し１０５０℃，２０００kgf／cm2，保持時間１時間の
条件で実施した。更に９５０〜１０５０℃の高温で鍛造
及び熱間圧延処理し、厚さ２mmの薄板材に加工した後
に、１３００℃で１時間の真空熱処理を施して強度試験
材とした。
【００３３】図８に本発明材の＃１〜＃５及び比較材の
＃０のクリープ強度（９００℃，破断時間１０００時
間）の本発明によるＸ線回折装置で測定したＹ2Ｏ3（指
数：２２２，２θ：１４.５７５°)の回折線幅依存性を
示す。また上部の横軸には数１から求めたＹ2Ｏ3の結晶
子サイズも示す。本発明による酸化物分散強化型合金粉
末から製作された合金は、100MPa以上の優れた耐熱特性
を示す。またこの時、粉末時のＹ2Ｏ3（２２２）からの
回折線幅は、０.４ 度以上、結晶子サイズは約２０ｎｍ
以下であった。これから酸化物からの回折線が、２.５
λ／cosθ以上であれば、その酸化物を含む酸化物分散
強化型合金粉末から作成された合金は優れた耐熱特性を
示す。本発明材で優れた耐熱特性を示したのは、従来添
加されていたＡｌを本発明材では添加しなかったことに
よると考えられる。即ち、従来材では、ＡｌとＹ2Ｏ3が
合金過程において反応して複合酸化物が形成され、この
酸化物の粒径が大きくなるものと考えられる。
＃０のクリープ強度（９００℃，破断時間１０００時
間）の本発明によるＸ線回折装置で測定したＹ2Ｏ3（指
数：２２２，２θ：１４.５７５°)の回折線幅依存性を
示す。また上部の横軸には数１から求めたＹ2Ｏ3の結晶
子サイズも示す。本発明による酸化物分散強化型合金粉
末から製作された合金は、100MPa以上の優れた耐熱特性
を示す。またこの時、粉末時のＹ2Ｏ3（２２２）からの
回折線幅は、０.４ 度以上、結晶子サイズは約２０ｎｍ
以下であった。これから酸化物からの回折線が、２.５
λ／cosθ以上であれば、その酸化物を含む酸化物分散
強化型合金粉末から作成された合金は優れた耐熱特性を
示す。本発明材で優れた耐熱特性を示したのは、従来添
加されていたＡｌを本発明材では添加しなかったことに
よると考えられる。即ち、従来材では、ＡｌとＹ2Ｏ3が
合金過程において反応して複合酸化物が形成され、この
酸化物の粒径が大きくなるものと考えられる。
【００３４】
【発明の効果】本発明によれば、粉末中の結晶の大きさ
を高い精度で測定できるため、酸化物分散強化型合金の
耐熱特性を支配する酸化物の粒子径を簡単に評価でき、
合金粉末を生成するＭＡプロセスの最適化が容易とな
る。同様に耐熱特性の優れた合金を開発する上で、種々
の酸化物や添加元素の検討が簡単になる。
を高い精度で測定できるため、酸化物分散強化型合金の
耐熱特性を支配する酸化物の粒子径を簡単に評価でき、
合金粉末を生成するＭＡプロセスの最適化が容易とな
る。同様に耐熱特性の優れた合金を開発する上で、種々
の酸化物や添加元素の検討が簡単になる。
【図１】本発明の一実施例のＸ線回折装置のブロック
図。
図。
【図２】従来法によるＸ線回折装置のブロック図。
【図３】Ｘ線源と試料の間に設けた分光器により、分光
器から出射されるＸ線の発散角が小さくなることを説明
するDuMoned ダイヤグラム。
器から出射されるＸ線の発散角が小さくなることを説明
するDuMoned ダイヤグラム。
【図４】非対称反射結晶によるＸ線の反射の説明図。
【図５】非対称反射結晶により結晶から出射されるＸ線
の発散角が小さくなることを説明するDuMoned ダイヤグ
ラム。
の発散角が小さくなることを説明するDuMoned ダイヤグ
ラム。
【図６】本発明の一実施例であるＸ線回折装置により測
定した酸化物分散強化型合金粉末のモデル試料のＭＡ時
間によるＸ線回折パターンの特性図。
定した酸化物分散強化型合金粉末のモデル試料のＭＡ時
間によるＸ線回折パターンの特性図。
【図７】酸化物分散強化型合金粉末のモデル試料におけ
るＹ2Ｏ3結晶子サイズのＭＡ時間依存性を示す特性図。
るＹ2Ｏ3結晶子サイズのＭＡ時間依存性を示す特性図。
【図８】本発明材＃１〜＃５及び比較材＃０の９００
℃，破断時間１０００時間におけるクリープ強度のＹ2
Ｏ3（２２２）からの回折線の幅及び結晶子サイズの依
存性を示す特性図。
℃，破断時間１０００時間におけるクリープ強度のＹ2
Ｏ3（２２２）からの回折線の幅及び結晶子サイズの依
存性を示す特性図。
１…Ｘ線源、２…Ｘ線、３…分光器、４…分光Ｘ線，５
…試料、６…回折Ｘ線、７…Ｘ線検出器、８…制御器、
９…計算機。
…試料、６…回折Ｘ線、７…Ｘ線検出器、８…制御器、
９…計算機。
Claims (6)
- 【請求項１】試料にＸ線源からのＸ線を照射し、試料か
らの回折Ｘ線の幅から試料中の結晶サイズを評価するＸ
線回折装置において、前記Ｘ線源と前記試料の間に一つ
以上の分光素子を設けることを特徴とするＸ線回折装
置。 - 【請求項２】前記分光素子に平板状の結晶を用いる請求
項１に記載のＸ線回折装置。 - 【請求項３】前記分光素子に非対称反射結晶を用いる請
求項１に記載のＸ線回折装置。 - 【請求項４】酸化物分散強化型合金粉末において、請求
項１，２または３に記載のＸ線回折装置により測定した
酸化物粒子からの回折Ｘ線の半値幅が２.５λ／cosθ
（λはＸ線波長でｎｍ単位、θは回折角）度以上である
酸化物分散強化型合金粉末。 - 【請求項５】チタン，ジルコニウムおよびハフニウムよ
りなる群から選ばれた１種以上の元素と、クロムと、炭
素と、イットリウムを含む酸化物と、残部が実質上ニッ
ケルからなる酸化物分散強化型合金粉末において、請求
項１，２または３に記載のＸ線回折装置により測定した
イットリウムを含む酸化物からの回折Ｘ線の半値幅が
２.５λ／cosθ度以上である酸化物分散強化型合金粉
末。 - 【請求項６】チタン，ジルコニウムおよびハフニウムよ
りなる群から選ばれた１種以上の元素と、クロムと、炭
素と、タングステン，モリブデン及びレニウムよりなる
群から選ばれた１種以上の元素と、イットリウムを含む
酸化物と、残部が実質上ニッケルからなる酸化物分散強
化撃合金粉末において、請求項１，２または３に記載の
Ｘ線回折装置により測定したイットリウムを含む酸化物
からの回折Ｘ線の半値幅が２.５λ／cosθ度以上である
酸化物分散強化型合金粉末。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7148534A JPH095497A (ja) | 1995-06-15 | 1995-06-15 | Ｘ線回折装置および酸化物分散強化型合金粉末 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7148534A JPH095497A (ja) | 1995-06-15 | 1995-06-15 | Ｘ線回折装置および酸化物分散強化型合金粉末 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH095497A true JPH095497A (ja) | 1997-01-10 |
Family
ID=15454934
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7148534A Pending JPH095497A (ja) | 1995-06-15 | 1995-06-15 | Ｘ線回折装置および酸化物分散強化型合金粉末 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH095497A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004020196A (ja) * | 2002-06-12 | 2004-01-22 | Rigaku Corp | 伝播線を用いた解析方法及びその装置 |
| JP2006137647A (ja) * | 2004-11-15 | 2006-06-01 | Japan Atomic Energy Agency | 誘電体磁器の評価方法 |
| JP2006284187A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Japan Synchrotron Radiation Research Inst | 溶液と固体との界面構造のｘ線迅速構造解析方法 |
| JP2007266470A (ja) * | 2006-03-29 | 2007-10-11 | Kyocera Corp | 誘電体磁器の評価方法 |
| JP2013145188A (ja) * | 2012-01-16 | 2013-07-25 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | 粒子存在比率算出方法及び粒子結晶サイズ算出方法 |
-
1995
- 1995-06-15 JP JP7148534A patent/JPH095497A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004020196A (ja) * | 2002-06-12 | 2004-01-22 | Rigaku Corp | 伝播線を用いた解析方法及びその装置 |
| JP2006137647A (ja) * | 2004-11-15 | 2006-06-01 | Japan Atomic Energy Agency | 誘電体磁器の評価方法 |
| JP4701364B2 (ja) * | 2004-11-15 | 2011-06-15 | 独立行政法人 日本原子力研究開発機構 | 誘電体磁器の評価方法 |
| JP2006284187A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Japan Synchrotron Radiation Research Inst | 溶液と固体との界面構造のｘ線迅速構造解析方法 |
| JP2007266470A (ja) * | 2006-03-29 | 2007-10-11 | Kyocera Corp | 誘電体磁器の評価方法 |
| JP4597892B2 (ja) * | 2006-03-29 | 2010-12-15 | 京セラ株式会社 | 誘電体磁器の評価方法 |
| JP2013145188A (ja) * | 2012-01-16 | 2013-07-25 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | 粒子存在比率算出方法及び粒子結晶サイズ算出方法 |
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