Ti3(Si,Al)C2 MAX固溶体の合成、機械的特性、および耐食性に及ぼすAl含有量の影響

• 高エントロピーMAX相(TiVNbTa)2AlCにおいて、相分率96.8%の高純度合成に成功(モル比M:Al:C=2:1.2:0.8、焼結温度1550°C)
• 多主成分固溶体による格子歪みが硬度を著しく向上させ、従来の三元MAX相より高硬度を達成
• Ti2AlCと比較して破壊靭性KICが大きく脆性指数Mが低く、優れた損傷許容性を示した

• Ti3AlC2を原料にNH4F/HClを用いたマイクロ波支援in situ HF生成エッチングでTi3C2Tx MXeneを合成し、エッチング温度(40〜100°C、30分)と時間(30〜90分)の影響をSEM・EDS・XRD・ラマンで評価
• 80°Cで最も均一なアコーディオン様層状構造が得られ、100°Cでは断片化とエッジ侵食が発生した
• XRD分析によりMAX相からMXeneへの転換は60〜80°Cの間で起こることが示唆された

• (TiAlTaZrNb)Cx 高エントロピー炭化物コーティングの炭素含有量を24〜55 at.%で系統的に合成し、約35 at.% Cでナノ硬度と弾性率が最適値に達することを発見した。
• 炭素含有量の増加により摩擦係数が0.40から0.20へ、比摩耗率が35×10-6から1.7×10-6 mm3/(N·m)へと劇的に改善し、耐摩耗性を約20倍向上させた。
• 600°Cでの熱安定性評価で、低〜中程度の炭素組成において優れた微細構造と機械的特性の維持が確認され、酸化は約200 nmの表面層に限定された。

• Ti67(AlCrZrV)33合金が、低密度4.89 g/cm3で降伏強度1552 MPa、伸び13.6%を達成し、比降伏強度317 MPa·cm3/gを記録した。
• 700°Cで焼鈍されたTi67合金が最適な機械的特性(1552 MPa降伏強度、13.6%延性)を示した。
• 開発された合金は輸送およびエネルギー用途での大きな可能性があると報告された。

超高温セラミックス(UHTC)は、遷移金属の炭化物、窒化物、二ホウ化物が含まれ、極限的な航空宇宙およびエネルギー環境での応用が期待される構造材料である。その強い共有結合・金属結合により、非常に高い融点、弾性率、熱安定性を持つ。しかし、固有の脆性、限定的な耐酸化性、低い焼結性は、従来のUHTCの工学的応用における主要な課題である。近年、多相複合材料、微細構造工学、組成の複雑化などの新しい材料設計戦略が登場している。中でも、高エントロピーUHTC(HE-UHTC)は、その構成エントロピー、格子歪み、拡散遅延効果により、耐酸化性、熱安定性、焼結性、機械的性能を向上させることから大きな注目を集めてい…