放電プラズマ焼結法によるSP-700（Ti-4.5Al-3V-2Fe-2Mo）合金およびTiB/SP-700の焼結性と力学的特性

摘要

チタン合金は高比強度で優れた高温強度·耐食性により，航空宇宙材料として使用されている．しかし，Ti合金は比剛性が低く，耐摩耗性が劣るなど，改善が望まれる点も多い．このような特性改善に，Tiの強化材としてSiC，Al_2O_3などが考えられているが，これらは強化材とマトリックスとの反応相の形成が容易で，反応相を起点とする破壊を生じやすい欠点を有していた．この強化材と反応相との制御しやすい強化材の出現が望まれ，このことを満足する強化材としてTiBが見いだされた．自己晶出反応（in-situ）によるTiBウィスカの生成プロセスは強化粒子自体が反応生成物であるため，既存の強化材であった反応相を起点とする破壊は生じない．このin-situ反応を利用したチタン合金として，本研究では，最も代表的なTi-6Al-4V合金に比べ，超塑性加工性，疲労特性，静的強度に優れる低コスト型α＋β型チタン合金，SP-700合金（Ti-4.5Al-3V-2Mo-2Fe）に着目した．このSP-700合金は，AMS （Aerospace Material Specification）にも登録され，次世代航空機材料に期待されている．一方，放電プラズマ焼結（SPS）法は，パルス状電気エネルギーを直接粉末に投入して加熱するため，通常の焼結法と比べて低温·短時間の焼結が可能であり，従来の焼結法とは異なり，β変態点以下での焼結を可能とした．そこで，本研究では，放電プラズマ焼結（SPS）法でSP-700合金焼結体とTiB/SP-700の複合材を作製し，その焼結性，ミクロ組織および力学的特性を明らかにした．