JP2005508758A - 合金インゴットを製造する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
VAR技術の代わりに、米国の特許文献1、特許文献2、特許文献3及び特許文献4が示されている。
(a)選択した出発材料を通常通り混合し圧縮することにより電極を製造する
(b)従来の融解−冶金学的プロセスによって、ステップ(a)で得た電極を少なくとも一度再溶解する
(c)ステップ(a)と(b)で得た電極を高周波数コイルで誘導的に溶解する
(d)ステップ(c)で得た溶解物を冷壁誘導るつぼで均質化する
(e)ステップ(d)の冷壁誘導るつぼから、冷却によって溶解物を自由に調節可能な寸法の固まったインゴットの形状で引き抜く
(a)選択した出発材料を従来通り混合し圧縮することにより電極を製造する
(b)従来の融解−冶金学的方法によって、ステップ(a)で得た電極を少なくとも一度再溶解する
(c)冷るつぼプラズマ炉で溶解することにより、ステップ(b)で得られた電極材料から、プリ均質化された溶解材料を製造する
(d)ステップ(c)で得られた溶解物を冷壁誘導るつぼで均質化する
(e)ステップ(d)の冷壁誘導るつぼから、冷却によって固まった溶解物を自由に調節可能な直径と長さの円柱状インゴットの形状で引き抜く
TixAly(Cr,Mn,V)u(Zr,Cu,Nb,Ta,Mo,W,Ni)v(Si,B,C,Y)w
X=100−y−u−v−w
y=40〜48、好ましくは44〜48
u=0.5〜5
v=0.1〜10
w=0.05〜1
(a)長さの直径に対する比>12
(b)±0.5原子%よりも小さいアルミニウムとチタンの局所的な変動に関連する均質性;別な金属合金構成要素:±0.2原子%;非金属合金添加物(ホウ素、炭素、珪素):±0.05原子%
−HFコイルでの誘導溶解やPACHM法によって、プリ均質化された溶解材料を製造する。どちらの場合でも、出発材料は合金構成要素の合計を有する。しかしながら、構成要素は不十分に均質に分散しているだけである;
−溶解材料を冷壁誘導るつぼに供給する;
−液体の(溶解された)材料を冷壁誘導るつぼ(KIT)でさらに均質化する;
−好ましくはKITから連続的に引き抜く。
先ず電極の製造が行われる。従来の融解−冶金学的方法、例えばVAR技術によって、全ての合金構成要素(Tiスポンジ、Al顆粒、プリアロイ顆粒)を含む加圧された電極が、直径の拡大によって溶解され、例えば直径150mmのロッドを形成する。これらは化学的な均質性が低く、ある多孔率を有するロッドである。それらは、後のビレットの引き抜きのための電極として役立つ。
KITからのインゴット引き抜きにより、化学的に均質で、ほぼ非多孔質のインゴットが作られる。この方法では、KITの直径はかなりの程度自由に選択可能であり、様々なインゴットの直径の選択を提供する。引き抜き速度は0〜50mm/minの範囲が好ましい。
例1(図4参照):
例は、直径180mmで長さ2600mmを有するTi-46.5Al-4(Cr、Nb、Ta、B)(原子%で示す)の組成のγ-TiAl基合金の鋳造インゴットの連続的な製造を示す。
得られたインゴットは約180mmの直径と2600mmの全長を有し、優れた化学的かつ構造的な均質性に秀でている。局所的なアルミニウム及びチタンの変動は±0.5原子%よりも小さい。元素Cr、Nb及びTaの変動は±0.2原子%より小さく、Bの変動は±0.05原子%よりも小さい。
例2は、溶解材料の製造及びKITへの供給の種類と方法において、例1と異なる。このプロセスは、He保護ガスの下で実行される。PACHMプロセス(プラズマアーク冷ハース溶解)は誘導溶解の代わりを提供する。この実施形態では、例1に対応する一度VAR溶解された電極の形の出発材料が、水冷銅るつぼでHeプラズマトーチ(150kW)によって溶解され、同様にHeプラズマトーチ(150kW)で加熱される水冷チャネルを介して案内される。冷ハース上のプラズマトーチのアンペア数は約500Aである。液体合金溶解物は、KITの上のオーバーフロー部まで適切な材料のスカルの中を流れ、そこからそれはKITに連続的に流れる。出発材料は、油圧式で始動するスロープを介して連続的にリチャージされる。冷るつぼは二つの主な機能を有する。すなわち、プリ均質化された溶解材料のタンクとして働くことに加えて、それは不必要な高密度のセラミックの含有物の貯蔵所として役立つ。
例で与えられた技術データは、決して本発明の範囲を制限しない。特に、プラズマトーチの数とタイプと容量、冷るつぼ材料、誘導コイルの容量及び周波数範囲、KITの直径、KITにおける溶解物の浴の高さ、供給速度、及び引き抜き速度は、本発明になんらの負の影響を及ぼさずに、従来技術の範囲で変更できる。
Claims (14)
- 冷壁誘導るつぼからの連続的又は準連続的なビレット引き抜きによって、金属合金インゴット及び金属間合金インゴットを製造する方法において、
合金材料が、プリ均質化された溶解状態で、連続的または準連続的に冷壁誘導るつぼに供給されることを特徴とする方法。 - 請求項1に記載の方法において、金属間のγ-TiAl基の合金インゴットが製造されることを特徴とする方法。
- 請求項1又は2に記載の方法において、
合金が和の公式、TixAly(Cr,Mn,V)u(Zr,Cu,Nb,Ta,Mo,W,Ni)v(Si,B,C,Y)wで記述され、
合金構成要素の濃度が、
x=100−y−u−v−w
y=40〜48、好ましくは44〜48
u=0.5〜5
v=0.1〜10
w=0.05〜1
の範囲(原子%)内にあることを特徴とする方法。 - 請求項1に記載のどんな直径も調節可能な、高い均質性と低い多孔率の金属合金インゴット及び金属間合金インゴットを製造する方法において、
上記方法が、
(a)選択した出発材料を従来通り混合、圧縮することにより電極を製造し
(b)ステップ(a)で得られた上記電極を従来の融解-冶金プロセスで少なくとも一度再溶解し
(c)ステップ(a)及び(b)で得られた上記電極を高周波数コイルで誘導的に溶解し
(d)ステップ(c)で得られたプリ均質化された溶解材料を冷壁誘導るつぼで均質化し
(e)ステップ(d)の上記冷壁誘導るつぼから、冷却によって固まった溶解物を、自由に調節可能な直径及び長さの固まったインゴットの形状で引き抜く
という順序に基づくことを特徴とする方法。 - 請求項1に記載の方法において、
上記方法が、
(a)選択した出発材料を従来通り混合、圧縮することにより電極を製造し
(b)ステップ(a)で得られた上記電極を従来の融解-冶金法によって少なくとも一度溶解し
(c)冷るつぼプラズマ炉で溶解することにより、ステップ(b)で得られた電極材料のプリ均質化された溶解材料を製造し
(d)ステップ(c)で得られた上記プリ均質化された溶解材料を冷壁誘導るつぼで均質化し
(e)ステップ(d)の上記冷壁誘導るつぼから、冷却によって固まった溶解物を、自由に調節可能な直径及び長さの円柱状インゴットの形状で引き抜く
という順序に基づくことを特徴とする方法。 - 請求項1〜4に記載の方法において、上記プリ均質化された溶解材料を製造するための溶解プロセスが、70〜300kHzの範囲の周波数の高周波数フィールドで行われる事を特徴とする方法。
- 請求項1〜4に記載の方法において、上記プリ均質化された溶解材料の温度が1400〜1600℃の範囲であることを特徴とする方法。
- 請求項1〜4に記載の方法において、誘導コイルを用いて上記プリ均質化された溶解材料を製造するために用いられる電極(c)が、好ましくは2〜5rpmの速度で回転することを特徴とする方法。
- 請求項1〜4に記載の方法において、誘導溶解の場合、インゴットは冷壁誘導るつぼから同時に引き抜かれるのに対し、上記方法が準連続的に供給される一つ又は幾つかの電極によって準連続的に実行されることを特徴とする方法。
- 請求項1〜4に記載の方法において、ステップ(d)における冷壁誘導るつぼでの均質化が1400〜1700℃の温度で行われることを特徴とする方法。
- 請求項1〜4に記載の方法において、ステップ(d)における冷壁誘導るつぼでの均質化が4〜20kHzの周波数範囲で行われることを特徴とする方法。
- 請求項1〜4に記載の方法において、ステップ(d)におけるインゴット引き抜きの際、水冷銅セグメントを用いて上記溶解物の冷却が行われることを特徴とする方法。
- 請求項1〜4に記載の方法において、ステップ(d)で引き抜かれた上記インゴットの直径が40〜350mmの範囲にあることを特徴とする方法。
- 請求項1〜13に従って製造されるγ-TiAl基の合金インゴットにおいて、
(a)長さの直径に対する比>12
(b)最大で±0.5原子%のアルミニウム及びチタンの局所的な巨視的変動に関連する均質性;最大で±0.2原子%の別な金属性合金構成要素;最大で±0.05原子%の非金属性合金添加物(ホウ素、炭素、珪素)
を特徴とする合金インゴット。
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