1前言

随着以低成本制造高品质TiAl铸坯的熔炼技术的开发，预计作为轻量化耐热合金的TiAl合金今后将扩大在飞机发动机部件上的应用，由此有望实现飞机的低燃耗。由于TiAl合金是活性金属，所以难以在钢铁材料或铝合金这样的耐火材料坩埚内熔化。因此，作为创新性熔化技术开发了冷坩埚感应熔炼（CCIM：Col d Cr uci bl e I nduct i on Mel ti ng）等。

在冷坩埚感应熔炼技术中，在与水冷铜坩埚接触的部分形成凝固壳，能够抑制杂质的混入，但另一方面，也成为金属液成分波动的一个原因。学者们研究了着眼于凝固壳成分控制的技术，但由于缺乏新成分材料的熔化实绩，因此很难准确把握凝固壳的成分变化，因此成分控制变得困难。对此，本研究的目的是通过在CCIM中引入原位分析来开发TiAl合金金属液的成分控制技术。

2试验方法

作为铸造用TiAl合金，制备了常用的Ti-48Al-2Nb-2Cr（at%）合金（4822合金）中 的Ti-34.47Al-4.91Nb-2.64Cr（mass%）材料，以此为目标成分。用CCIM加热20kg左右的试验材料，在熔炼过程中提取金属液（S-1）。之后，在继续熔炼的情况下，通过X射线荧光分析仪（XRF）分析了所采集试样中的Al、Nb和Cr元素百分比。为了填补分析结果和目标成分的差异，追加了不同元素，再次采集试样（S-2）进行分析。试验的目的是通过元素的追加来控制成分。

3试验结果

表1是Al、Nb和Cr的分析结果。关于Al、Nb和Cr的任意一种元素，S-1试样的成分和目标成分不同。对于按规定量追加各元素后的S-2试样，相对目标成分，Al元素百分比与目标差可以控制在-0.14mass%，Nb元素浓度在 0.57mass%，Cr元素百分比在-0.09mass%。此次试验，以4822合金的组成为例，引入了CCIM熔炼的原位分析，确认了即使不考虑凝固壳也能适当控制金属液成分。

本研究是由日本内阁府综合科学技术创新会议（CSTI）的战略性创新创造项目（SIP）——“综合材料开发系统的材料革命”的研究团队实施的。（全荣）