反応合成法によるZrAl3/Al2O3/Al複合材料の作製と高速超塑性

Abstract

Zirconia (ZrO2) reacts with aluminum (Al) at temperatures over 783 K to produce zirconia aluminide (ZrAl3) and alumina (Al2O3). The production of composite materials of both ZrAl3/Al2O3/Al matrix and ZrAl3/Al2O3 intermetallic compound matrix using this reaction synthesis appears to be feasible. That is, in the case of the ZrO2 volume content (Vf) of 0.05 or 0.10, fine fiber-like ZrAl3 with diameters less than 1 micrometer was produced by extrusion at 873 K. Moreover, large grains of both ZrAl3 and alumina (Al2O3) were observed when the material was treated by heating at temperatures over 873 K after forging or extrusion. As for the ZrAl3/Al2O3/Al matrix composite materials of Vf = 0.05 and 0.10, fast superplasticity appeared, and the effective forming of machine parts with complex shapes became possible.

ジルコニア(ZrO2)とアルミニウム(Al)とは783K以上の温度において反応し、ジルコニアアルミナイド(ZrAl3)とアルミナ(Al2O3)とが合成される。この反応合成を用いることによりZrAl3/Al2O3/Al基複合材料やZrAl3/Al2O3金属間化合物基複合材料が製造できると考えられる。すなわち、ZrO2の体積含有率が0.05あるいは0.10の場合に、873Kでの押出加工により1マイクロメートル以下の微細なファイバ状のZrAl3が合成される。さらに、この材料を鍛造あるいは押出加工後に873K以上の高温で熱処理を行うと大きな粒径のZrAl3とアルミナ粒子(Al2O3)が観察された。Vf=0.05と0.10のZrAl3/Al2O3/Al基複合材料では高速超塑性が発現し、複雑形状の機械部品を効率的に成形が可能になった。