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超高温での使用に耐えられる新材料として、Rh基およびIr基金属間化合物が有望である。Rh基およびIr基金属間化合物Rh_3X,Ir_3Xは、構成元素XをTi,Zr,Hf,V,NbおよびTaとした時にL1_2型の結晶構造を示す。計12種類のRh_3XおよびIr_3Xの物理的、機械的性質を広範に調査し、超高温構造用材料として有望な化合物をまず選定した。そして、全化合物の特性を明らかにした上で、選ばれた化合物について集中的にその機械的性質の調査を行い、十分な成果を得ることができた。なお、本研究において検討を行ったパラメータは、物理的性質では熱伝導率と熱膨張係数、機械的性質では硬さ、圧縮強度および靭性である。
結果1:Rh_3XおよびIr_3Xはいずれも、代表的なL1_2型金属間化合物であるNi_3Alに比べ熱伝導率が大きく、熱膨張係数は小さい。これらの特性は超高温構造用材料にとって適切である。熱伝導率では、Rh_3NbとIr_3Nbが100Wm_<-1>K_<-1>以上と大きく、熱膨張係数では、Rh_3Xはいずれも約10×10_<-6> K_<-1>、Ir_3Xはいずれも約8×10_<-6> K-1となる。結果2:Rh_3XはXをTi,Zr,HfおよびVとした時に高強度、高靭性を有する。これに対し、Ir_3XはRh_3Xに比べ全体的に低強度、低靭性である。超高温構造用材料として適した化合物としてRh_3Ti,Rh_3Zr,Rh_3HfおよびRh_3Vが有望である。結果3:加工の容易なRh_3Nbについて強度の温度依存性を調査した。その結果、強度の正の温度依存性が1000K付近で認められる。Ni_3AlなどのL1_2型金属間化合物と同様、Rh_3Xにおいても変形中にKear-Wilsdorf機構がはたらくことが推察される。

【研究分担者】
毛利哲夫	北海道大学	工学研究科	教授	(Kakenデータベース)