チタンとガラス廃材を出発材料としたTi_5Si_3粒子分散型チタン基複合材料のin-situ固相合成

摘要

チタン合金は高比強度、耐熱性、耐食性に優れ、航空機構造材料、スポーツ用品等に利用される傍ら、人工骨、歯科材料など生体材料の開発が進んでいる。 産業社会の軽量化、環境低負荷化の流れからチタン合金の必要性は今後益々高くなることが考えられるが、製造プロセスの低廉化や再利用プロセスの構築が大きな課題である。 本研究の目的はチタン合金とガラス廃材を出発材料としTi_5Si_3粒子分散チタン基複合材料をin-situ固相合成するプロセスを確立することである。 これまでTi－Si－O系平衡状態図に関する研究結果から、730－1000℃におけるTiコーナーにおいて酸素を回溶するαTiあるいはβTiとTi_5Si_3が二相共存することが報告されている。この領域にTiとSiO_2が共存したとき、Ti＋SiO_2＝Ti（0）＋Ti_5Si_3、という反応からTi基にTi_5Si_3粒子が分散した複合体が得られる。 ここでは放電プラズマ焼結法（Spark Plasma Sintering，以下SPS）におけるTi+SiO_2混合粉末の組成と保持温度が相形成と微視的組織、及び機械的特性に及ぼす影響を検討した。