TiAlの高温酸化特性に及ぼすイオン注入の影響

摘要

TiAlに22種の元素イオンを注入し，繰返し酸化特性に及ぼす影響とその機構を検討した。 大気圧下の純酸素中，室温-1200Kの繰返し酸化を行い，耐酸化性を評価した。耐酸化性を改善する機構として次のものがある：（1）注入により試料表面層にβ相を形成する。この相中のAlの拡散はTiAl中より速いと考えられるので，Al_2O_3保護皮膜を形成する；Fe，Nb，Mo，Ta，W.（2）TiO_2へのドーピング効果によりその成長を抑制する；P，Nb，Mo，Ta，W.しかしMg，V，Cr注入では逆にTiO_2の成長を促進し，耐酸化性を劣化させると考えられる。 （3）揮発性のAlハロゲン化物の形成およびその酸化により，Al_2O_3皮膜を形成する；F，Cl.（4）注入元素の複酸化物の形成により，Al_2O_3の生成を促進する；Zn.（5）注入元素の濃化により保護皮膜を形成する；Al，Si.一方，耐酸化性の劣化は以下のようである。 （6）イオン注入による格子欠陥の導入；Ar.（7）イオン注入による表面層のAl濃度低下；Se，Ag.（8）皮膜強度の低下によるはく離の促進；B，N，Zr.