JP2009264132A - Engine valve and manufacturing method therefor - Google Patents

Engine valve and manufacturing method therefor Download PDF

Info

Publication number
JP2009264132A
JP2009264132A JP2008111503A JP2008111503A JP2009264132A JP 2009264132 A JP2009264132 A JP 2009264132A JP 2008111503 A JP2008111503 A JP 2008111503A JP 2008111503 A JP2008111503 A JP 2008111503A JP 2009264132 A JP2009264132 A JP 2009264132A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
powder
titanium
engine valve
billet
sintered
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2008111503A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kiyoshi Higashiyama
潔 東山
Tadahiko Furuta
忠彦 古田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2008111503A priority Critical patent/JP2009264132A/en
Publication of JP2009264132A publication Critical patent/JP2009264132A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an engine valve and a manufacturing method therefor, especially a sintered titanium-based engine valve provided with a stem portion having excellent fatigue resistance characteristic and high wear resistance and a face portion having excellent creep characteristic. <P>SOLUTION: In this engine valve, the stem portion is composed of sintered titanium-based composite material with sintered titanium-based heat-resisting alloy used as a matrix and reinforcement particle dispersively retained in the matrix, and the face portion is composed of sintered titanium-based heat-resisting alloy containing no reinforcement particle. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、自動車のエンジンバルブとその製造方法とに関し、より詳しくは焼結チタン基エンジンバルブとその製造方法に関する。   The present invention relates to an automobile engine valve and a manufacturing method thereof, and more particularly to a sintered titanium-based engine valve and a manufacturing method thereof.

従来から、自動車用エンジンバルブに軽量で強度の高いチタン合金を用いることで、エンジン性能の向上(高出力化、低燃費、静音化)が図られてきた。しかし、より高性能なエンジンへのチタン合金の適用を進めてゆくに従い、エンジン回転数の上昇に伴う慣性重量の増加による負荷の増大や温度上昇による強度低下等の問題から、チタン合金の高温強度及び疲労強度などの更なる向上が求められるようになった。   Conventionally, engine performance (higher output, lower fuel consumption, lower noise) has been achieved by using a titanium alloy that is lightweight and strong for automobile engine valves. However, as titanium alloys are applied to higher performance engines, the high temperature strength of titanium alloys has increased due to problems such as an increase in load due to an increase in inertia weight accompanying an increase in engine speed and a decrease in strength due to a rise in temperature. Further improvement in fatigue strength and the like has been demanded.

本発明者らはこれらの要求に応えるべく、すでに熱間加工性、強度、クリープ特性、疲労特性及び耐摩耗性に優れるチタン材料と、このチタン材料を用いたエンジンバルブを提案した(特許文献1参照)。すなわち、チタン合金を主成分とするマトリックスと、該マトリックス中に分散されるチタン化合物粒子ならびに希土類化合物粒子とからなるチタン基複合材料を用いたエンジンバルブである。このエンジンバルブは、熱力学的に安定なチタン化合物粒子ならびに希土類化合物粒子をマトリックス中に分散保持しているので、高温強度、クリープ特性、疲労特性及び耐摩耗特性に優れている。
国際公開第00/05425号
In order to meet these demands, the present inventors have already proposed a titanium material excellent in hot workability, strength, creep characteristics, fatigue characteristics and wear resistance, and an engine valve using this titanium material (Patent Document 1). reference). That is, an engine valve using a titanium-based composite material comprising a matrix mainly composed of a titanium alloy and titanium compound particles and rare earth compound particles dispersed in the matrix. This engine valve is excellent in high-temperature strength, creep characteristics, fatigue characteristics, and wear resistance characteristics, because the thermodynamically stable titanium compound particles and rare earth compound particles are dispersed and held in the matrix.
International Publication No. 00/05425

しかしながら、エキゾーストエンジンバルブの場合には、最高温度部位を含むフェース部が900℃の高温に曝されることがあり、上記のチタン基複合材料を用いたエンジンバルブでは、フェース部のクリープ特性について必ずしも満足できるものではなかった。   However, in the case of an exhaust engine valve, the face part including the highest temperature part may be exposed to a high temperature of 900 ° C. In the engine valve using the above titanium-based composite material, the creep characteristics of the face part are not necessarily limited. It was not satisfactory.

本発明はこの問題を解決するためになされたもので、焼結チタン基エンジンバルブであって、高い耐疲労特性と耐摩耗性を有するステム部と高いクリープ特性を有するフェース部とを備えるエンジンバルブとその製造方法を提供することを課題とする。   The present invention has been made to solve this problem, and is a sintered titanium-based engine valve comprising a stem portion having high fatigue resistance and wear resistance and a face portion having high creep characteristics. And a manufacturing method thereof.

本発明者らは、チタン合金を主成分とするマトリックスと、該マトリックス中に分散保持される硼化チタン粒子などの強化粒子とを有する焼結チタン基複合材料において、鋭意実験を重ね次のような知見を得た。   The inventors of the present invention have conducted extensive experiments on a sintered titanium-based composite material having a matrix mainly composed of a titanium alloy and reinforcing particles such as titanium boride particles dispersed and held in the matrix as follows. I got a good knowledge.

1)焼結チタン基耐熱合金は、強化粒子であるTiBを含むことによりその疲労強度は大きく向上する。図4は、Ti−6Al−4Vの焼結合金A(●)と、この焼結合金Aにさらに10体積%のTiBを含むチタン基複合材料B(■)の回転曲げ疲労試験による疲労特性を示すグラフである。TiBを含むことによりその疲労強度が大きく向上することが分かる。   1) The sintered titanium-based heat-resistant alloy greatly improves its fatigue strength by including TiB as reinforcing particles. FIG. 4 shows the fatigue characteristics of a Ti-6Al-4V sintered alloy A (●) and a titanium-based composite material B (■) further containing 10% by volume of TiB in the sintered alloy A by a rotating bending fatigue test. It is a graph to show. It can be seen that the fatigue strength is greatly improved by including TiB.

2)焼結チタン基耐熱合金は、強化粒子であるTiB粒子量の増加とともにそのクリープ特性は低下する。図5は、Ti−6Al−4Vの焼結合金A(△)と、焼結合金AにTiB粒子を5体積%含有したチタン基複合材料C(○)と、TiB粒子を10体積%含有したチタン基複合材料B(●)と、Ti−6Al−2Sn−4Zr−2Mo−0.2Siの溶製鍛造材D(▲)のクリープ特性を示す。図4は、乾燥空気中で、800℃の温度に加熱された試料に、50MPaの曲げ応力を加えるクリープ試験を行い、経過時間に対するクリープ撓みを測定したものであり、強化粒子であるTiB粒子量の増加とともにクリープ特性が低下することを示している。   2) The creep characteristics of the sintered titanium-based heat-resistant alloy decrease with an increase in the amount of TiB particles that are reinforcing particles. FIG. 5 shows a Ti-6Al-4V sintered alloy A (Δ), a titanium-based composite material C (◯) containing 5% by volume of TiB particles in the sintered alloy A, and 10% by volume of TiB particles. The creep characteristics of the titanium-based composite material B (●) and the molten forging material D (▲) of Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo-0.2Si are shown. FIG. 4 shows a result of a creep test in which a bending stress of 50 MPa was applied to a sample heated to a temperature of 800 ° C. in dry air, and the creep deflection with respect to elapsed time was measured. The amount of TiB particles as reinforcing particles It shows that the creep characteristics decrease with increasing.

すなわち、焼結チタン基耐熱合金は、TiB粒子を複合化することでその疲労強度は向上するが、クリープ特性は低下することが分かった。   That is, it was found that the sintered titanium-based heat-resistant alloy improves the fatigue strength by compounding TiB particles, but decreases the creep characteristics.

従って、曲げ疲労強度などの強度特性と、バルブガイドとの摩耗を考慮しなければならないステム部には、強化粒子を含む焼結チタン基複合材料を用い、最高温度部位が900℃以上の排気ガスに曝される場合があるフェース部位には、強化粒子を含まない焼結チタン基耐熱合金を用いればそれぞれの部位に要求される特性を満足する優れたエンジンバルブを得ることができる。   Therefore, a sintered titanium-based composite material containing reinforcing particles is used for the stem part, which must take into account strength characteristics such as bending fatigue strength and wear with the valve guide, and an exhaust gas whose maximum temperature part is 900 ° C. or higher. If a sintered titanium-based heat-resistant alloy that does not contain reinforcing particles is used for the face portion that may be exposed to the above, an excellent engine valve that satisfies the characteristics required for each portion can be obtained.

すなわち、本発明のエンジンバルブは、ステム部とフェース部とを一体的に形成したエンジンバルブであって、前記ステム部は、焼結チタン基耐熱合金をマトリックスとし該マトリックス中に強化粒子を分散保持する焼結チタン基複合材料からなり、前記フェース部は前記強化粒子を含まない焼結チタン基耐熱合金からなることを特徴とする。ここで、ステム部は、β粒径が25〜100μmの針状(α+β)組織であり、前記フェース部はβ粒径が100〜1000μmの粗大な針状(α+β)組織であることが望ましい。   In other words, the engine valve of the present invention is an engine valve in which a stem portion and a face portion are integrally formed, and the stem portion has a sintered titanium-based heat-resistant alloy as a matrix and dispersed reinforcing particles in the matrix. The face portion is made of a sintered titanium-base heat-resistant alloy that does not contain the reinforcing particles. Here, it is preferable that the stem portion has a needle-like (α + β) structure with a β particle size of 25 to 100 μm, and the face portion has a coarse needle-like (α + β) structure with a β particle size of 100 to 1000 μm.

本発明のエンジンバルブの製造方法は、原料粉末を混合して材料粉末を調製する材料粉末調製工程と、調製された該材料粉末を金型のキャビティに充填する粉末充填工程と、充填された該材料粉末を加圧して円柱状のビレットを形成するビレット形成工程と、形成された該ビレットを焼結して焼結ビレットとするビレット焼結工程と、該焼結ビレットを熱間加工してステム部とフェース部とを備えるエンジンバルブ粗材を形成する熱間加工工程と、該エンジンバルブ粗材を加熱して該フェース部の組織を粗大化する熱処理工程と、を有し、粉末充填工程では、前記キャビティのフェース部に対応する領域にチタン粉末と該チタン粉末とともにマトリックスを形成する合金要素粉末とからなる第1の材料粉末を充填し、前記キャビティのステム部に対応する領域には該第1の材料粉末にさらに該マトリックス中に分散保持される強化粒子を含む第2の材料粉末を充填することを特徴とする。   The engine valve manufacturing method of the present invention includes a material powder preparation step in which a raw material powder is mixed to prepare a material powder, a powder filling step in which the prepared material powder is filled in a cavity of a mold, and the filled A billet forming step in which material powder is pressed to form a cylindrical billet, a billet sintering step in which the formed billet is sintered to form a sintered billet, and the sintered billet is hot worked to obtain a stem A hot working process for forming a rough engine valve material including a head part and a face part, and a heat treatment process for heating the rough engine valve material to coarsen the structure of the face part. A region corresponding to the face portion of the cavity is filled with a first material powder comprising titanium powder and an alloy element powder forming a matrix together with the titanium powder, and the stem of the cavity Characterized by filling a second material powder containing reinforcing particles are further dispersed and held in the matrix material powder said first region corresponding to the.

本発明のエンジンバルブの製造方法において、熱処理工程は、不活性ガス雰囲気中で前記エンジンバルブ粗材を1100〜1200℃で0.5〜2時間加熱する工程であることが望ましい。   In the engine valve manufacturing method of the present invention, the heat treatment step is preferably a step of heating the engine valve crude material at 1100 to 1200 ° C. for 0.5 to 2 hours in an inert gas atmosphere.

本発明のエンジンバルブは、焼結チタン基耐熱合金をマトリックスとしてステム部とフェース部とを一体的に焼結形成したエンジンバルブであって、ステム部はチタン化合物などからなる強化粒子をマトリックス中に分散保持している焼結チタン基複合材料からなっている。これ故、ステム部は耐熱性は勿論、疲労強度と耐摩耗性において優れた特性を持ち、フェース部は強化粒子を含まない耐熱チタン基合金(マトリックス)のみからなっているので、クリープ特性において優れた特性を持つ。   The engine valve of the present invention is an engine valve in which a stem portion and a face portion are integrally formed by sintering a titanium-based heat-resistant alloy as a matrix, and the stem portion includes reinforcing particles made of a titanium compound or the like in the matrix. It is made of a sintered titanium matrix composite that is dispersed and held. Therefore, the stem has excellent heat resistance as well as excellent fatigue strength and wear resistance, and the face consists of a heat-resistant titanium-based alloy (matrix) that does not contain reinforcing particles. With special characteristics.

本発明の好適な実施の形態について以下に詳しく説明する。   A preferred embodiment of the present invention will be described in detail below.

[I]エンジンバルブ
本発明のエンジンバルブ40は、図1に示すように一端に環状のコッタ溝111が形成されているステム部110と、このステム部110に連設されているフェース部150とからなっており、ステム部110とフェース部150とは組成の異なる粉末材料で形成されている。
[I] Engine Valve As shown in FIG. 1, the engine valve 40 of the present invention includes a stem portion 110 having an annular cotter groove 111 formed at one end, and a face portion 150 connected to the stem portion 110. The stem portion 110 and the face portion 150 are formed of powder materials having different compositions.

ステム部110は焼結チタン基耐熱合金(以後、単にチタン合金ともいう)をマトリックスとし、そのマトリックス中に強化粒子200を分散保持する焼結チタン基複合材料(以後、単にチタン基複合材料ともいう)からなっている。一方、フェース部150は強化粒子200を含まないチタン合金からなっている。   The stem portion 110 uses a sintered titanium-based heat-resistant alloy (hereinafter also simply referred to as a titanium alloy) as a matrix, and a sintered titanium-based composite material (hereinafter simply referred to as a titanium-based composite material) in which the reinforcing particles 200 are dispersed and held in the matrix. ). On the other hand, the face portion 150 is made of a titanium alloy that does not include the reinforcing particles 200.

ここでチタン合金は、少なくともAl、V、Sn、Zr、Si、O、NbおよびMoのうち複数種の元素を含むチタン合金であれば特に制約はなく、公知のものを適宜使用することができる。なかでも質量%で、Al:3.0〜7.0%、Sn:2.0〜6.0%、Zr:2.0〜6.0%、Mo:0.5〜4.0%、残部Ti及び不可避不純物とからなるチタン合金は好適である。また、このチタン合金には、さらにSi:0.1〜0.4%、O:0.1〜0.5%とNb:0.5〜4.0%とのうちの1種以上を含有してもよい。   Here, the titanium alloy is not particularly limited as long as it is a titanium alloy containing a plurality of elements of at least Al, V, Sn, Zr, Si, O, Nb, and Mo, and a known one can be used as appropriate. . Among them, in mass%, Al: 3.0 to 7.0%, Sn: 2.0 to 6.0%, Zr: 2.0 to 6.0%, Mo: 0.5 to 4.0%, A titanium alloy composed of the balance Ti and inevitable impurities is preferable. The titanium alloy further contains one or more of Si: 0.1 to 0.4%, O: 0.1 to 0.5%, and Nb: 0.5 to 4.0%. May be.

このような組成を有するチタン合金は、優れた高温強度とクリープ特性とを有しているので、高温に曝されるエンジンバルブのフェース部の材料として好適である。   Since the titanium alloy having such a composition has excellent high-temperature strength and creep characteristics, it is suitable as a material for the face portion of an engine valve that is exposed to high temperatures.

ステム部は、曲げ疲労強度などの強度特性とバルブガイドに対する耐摩耗性とを必要とする。このためステム部は上記のチタン合金をマトリックスとし、このマトリックス中に強化粒子を分散保持したチタン基複合材料とする。   The stem portion requires strength characteristics such as bending fatigue strength and wear resistance against the valve guide. For this reason, the stem portion is made of the above titanium alloy as a matrix, and a titanium matrix composite material in which reinforcing particles are dispersed and held in the matrix.

ここで、強化粒子はチタン化合物粒子及び/又は希土類化合物粒子であることが好ましく、チタン化合物粒子は、硼化チタン(TiB、TiB)、炭化チタン(TiC、TiC)、窒化チタン(TiN)および珪化チタン(TiSi)の少なくとも1種からなる粒子であり、希土類化合物粒子は、イットリウム(Y)、セリウム(Ce)、ランタン(La)、エルビウム(Er)及びネオジウム(Nd)の酸化物及び硫化物の少なくとも1種からなる粒子であることが望ましい。これらの化合物粒子をステム部の強化粒子として1種又は組み合わせて使用するとよい。 Here, the reinforcing particles are preferably titanium compound particles and / or rare earth compound particles, and the titanium compound particles are titanium boride (TiB, TiB 2 ), titanium carbide (TiC, Ti 2 C), titanium nitride (TiN). ) And titanium silicide (TiSi 2 ), and rare earth compound particles are oxides of yttrium (Y), cerium (Ce), lanthanum (La), erbium (Er), and neodymium (Nd) And particles composed of at least one of sulfides. These compound particles may be used alone or in combination as reinforcing particles in the stem portion.

かかる強化粒子は、チタン合金中において、高温まで安定的に存在する化合物であり、チタン合金のβ相の粒成長を抑制して熱間加工性を改善し、また常温や高温での強度や耐疲労特性及び耐摩耗性を向上させることができる。   Such reinforced particles are compounds that exist stably up to high temperatures in titanium alloys, improve the hot workability by suppressing the grain growth of the β phase of the titanium alloy, and also at high temperatures and high temperatures. Fatigue properties and wear resistance can be improved.

このような強化粒子は、ステム部を形成するチタン基複合材料に1〜15体積%含有するとよい。強化粒子の含有量が1体積%未満では、ステム部に充分な疲労特性あるいは耐摩耗性を付与することができない。一方、15体積%を超えて多く含有させるとステム部の靱性が劣化することがあるので好ましくない。   Such reinforcing particles are preferably contained in an amount of 1 to 15% by volume in the titanium-based composite material forming the stem portion. When the content of reinforcing particles is less than 1% by volume, sufficient fatigue properties or wear resistance cannot be imparted to the stem portion. On the other hand, if the content exceeds 15% by volume, the toughness of the stem portion may deteriorate, which is not preferable.

[II]エンジンバルブの製造方法
本発明のエンジンバルブは、(1)材料粉末調製工程、(2)ビレット形成工程、(3)ビレット焼結工程、(4)熱間加工工程、(5)熱処理工程を経て得ることができる。以下、各工程に沿って本発明の製造方法を詳しく説明する。
[II] Manufacturing Method of Engine Valve The engine valve of the present invention includes (1) a material powder preparation step, (2) a billet forming step, (3) a billet sintering step, (4) a hot working step, and (5) a heat treatment. It can be obtained through a process. Hereafter, the manufacturing method of this invention is demonstrated in detail along each process.

(1)材料粉末調製工程
材料粉末調製工程は、原料粉末を混合して所望の組成となるように材料粉末を調製する工程である。まず、チタン粉末と、合金要素粉末と、強化粒子粉末とを準備する。
(1) Material powder preparation process A material powder preparation process is a process of mixing material powder and preparing material powder so that it may become a desired composition. First, titanium powder, alloy element powder, and reinforcing particle powder are prepared.

(1a)チタン粉末
チタン粉末には、例えばスポンジチタン粉末、水素化脱水素チタン粉末、水素化チタン粉末及びアトマイズド粉末などの粉末を使用することができる。チタン粉末の構成粒子の形状や粒径(粒径分布)などは、特に限定されるものではないが、コストおよび焼結体の緻密性の観点から、チタン粉末の平均粒径は100〜200μmであることが望ましい。
(1a) Titanium powder As the titanium powder, powders such as sponge titanium powder, hydrodehydrogenated titanium powder, titanium hydride powder, and atomized powder can be used. The shape and particle size (particle size distribution) of the constituent particles of the titanium powder are not particularly limited, but from the viewpoint of cost and compactness of the sintered body, the average particle size of the titanium powder is 100 to 200 μm. It is desirable to be.

(1b)合金要素粉末
合金要素粉末は、マトリックスの主成分であるチタン合金を得るために必要な粉末である。チタン合金は、チタンの他にAl、V、Sn、Zr、Si、O、NbおよびMoなどを含有するものであるから、合金要素粉末は、それぞれの金属単体の粉末としてもよいし、それらの各元素の1種もしくは組み合わせによってできる合金や化合物の粉末としてもよい。また、これらの元素を全て含む合金としてもよい。なお、合金要素粉末の組成は、マトリックスの組成と配合量に合わせて適宜用意すればよい。
(1b) Alloy element powder The alloy element powder is a powder necessary for obtaining a titanium alloy which is a main component of the matrix. Since the titanium alloy contains Al, V, Sn, Zr, Si, O, Nb, Mo and the like in addition to titanium, the alloy element powder may be a powder of each single metal, It is good also as the powder of the alloy and compound which are made by 1 type or combination of each element. Moreover, it is good also as an alloy containing all these elements. In addition, what is necessary is just to prepare the composition of alloy element powder suitably according to a composition and compounding quantity of a matrix.

(1c)強化粒子粉末
強化粒子粉末は、マトリックスに分散されてステム部を強化するチタン化合物粒子や希土類化合物粒子を形成するために必要である。強化粒子粉末は、チタン化合物や希土類化合物そのものの粉末でもよい。また、マトリックスの成分元素(チタン、酸素など)と反応してチタン化合物粒子や希土類化合物粒子を形成する硼素、炭素、窒素、珪素などや希土類元素単体、合金もしくは化合物の粉末でもよい。ここで、チタン化合物粒子としては、硼化チタン粒子(TiB、TiB)、炭化チタン粒子(TiC、TiC)、窒化チタン粒子(TiN)または珪化チタン粒子(TiSi)などを例示することができる。チタン化合物粒子は、これらの1種のみならず、それらの組み合わせでもよい。なかでも硼化チタン粒子(TiB、TiB)が好ましい。
(1c) Reinforced Particle Powder Reinforced particle powder is necessary to form titanium compound particles and rare earth compound particles that are dispersed in a matrix and reinforce the stem portion. The reinforcing particle powder may be a powder of a titanium compound or a rare earth compound itself. Further, it may be boron, carbon, nitrogen, silicon or the like, rare earth element simple substance, alloy or compound powder that reacts with the matrix element elements (titanium, oxygen, etc.) to form titanium compound particles or rare earth compound particles. Here, examples of titanium compound particles include titanium boride particles (TiB, TiB 2 ), titanium carbide particles (TiC, Ti 2 C), titanium nitride particles (TiN), or titanium silicide particles (TiSi 2 ). Can do. The titanium compound particles may be a combination thereof as well as one of these. Of these, titanium boride particles (TiB, TiB 2 ) are preferable.

希土類化合物粒子は、イットリウム(Y)、セリウム(Ce)、ランタン(La)、エルビウム(Er)及びネオジウム(Nd)の酸化物もしくは硫化物などを例示することができる。希土類化合物粒子は、これらの1種のみならず、それらの組み合わせでもよい。また、上記のチタン化合物粒子の粉末と希土類化合物粒子の粉末とを複合して強化粒子粉末としてもよい。   Examples of rare earth compound particles include oxides or sulfides of yttrium (Y), cerium (Ce), lanthanum (La), erbium (Er), and neodymium (Nd). The rare earth compound particles may be not only one of these but also a combination thereof. Alternatively, the above-described titanium compound particle powder and rare earth compound particle powder may be combined to form a reinforced particle powder.

(1d)材料粉末の調製
以上のようにして用意したチタン粉末、合金要素粉末及び強化粒子粉末を用いて以下の2種類の材料粉末を調製する。すなわち、チタン粉末と合金要素粉末とを所定の組成となるように配合した第1の材料粉末と、この第1の材料粉末にさらに所定量の強化粒子粉末を配合した第2の材料粉末である。なお、原料粉末の混合には、V型混合機、ボールミル及び振動ミルなど周知の混合手段を用いればよい。
(1d) Preparation of material powder The following two types of material powders are prepared using the titanium powder, alloy element powder and reinforcing particle powder prepared as described above. That is, a first material powder in which titanium powder and alloy element powder are blended to have a predetermined composition, and a second material powder in which a predetermined amount of reinforcing particle powder is blended with the first material powder. . In addition, what is necessary is just to use well-known mixing means, such as a V-type mixer, a ball mill, and a vibration mill, for mixing of raw material powder.

(2)ビレット成形工程
ビレット成形工程は、前記材料粉末調製工程で得られた材料粉末を金型の円柱状のキャビティに充填し、加圧して円柱状のビレットを成形する工程である。ここで成形されたビレットは焼結後、後述する熱間加工工程を経て、図2cに示すステム部11とフェース部15とを有するエンジンバルブ粗材30に成形される。従って、このビレット成形工程においては、まず材料粉末調製工程で準備した第1の材料粉末を、熱間加工後フェース部15となるビレット成形体10(図2a)のフェース部層10aに対応するように円柱状のキャビティに充填し、続いて第2の材料粉末を、熱間加工後ステム部11となるビレット成形体10のステム部層10bに対応するようにキャビティに充填する。すなわち、キャビティ内で第1の材料粉末に第2の材料粉末を積層するように充填するわけである。そして、キャビティに充填したこれらの材料粉末を積層状態のまま加圧してビレット成形体10を形成する。なお、加圧成形方法には特に制約はなく、従来と同様に行えばよい。
(2) Billet forming step The billet forming step is a step in which the material powder obtained in the material powder preparation step is filled in a cylindrical cavity of a mold and pressed to form a cylindrical billet. The billet formed here is formed into an engine valve rough material 30 having a stem portion 11 and a face portion 15 shown in FIG. Therefore, in this billet molding process, first, the first material powder prepared in the material powder preparation process corresponds to the face layer 10a of the billet molded body 10 (FIG. 2a) that becomes the face section 15 after hot working. The cylindrical cavity is filled with the second material powder, and then the cavity is filled with the second material powder so as to correspond to the stem portion layer 10b of the billet molded body 10 which becomes the stem portion 11 after hot working. That is, the filling is performed so that the second material powder is laminated on the first material powder in the cavity. And these material powder with which the cavity was filled is pressurized with a lamination | stacking state, and the billet molded object 10 is formed. In addition, there is no restriction | limiting in particular in the pressure molding method, What is necessary is just to carry out similarly to the past.

(3)ビレット焼結工程
ビレット焼結工程は、ビレット成形工程で得られたビレット10をマトリックスのβ変態点以上の温度で焼結させ常温まで冷却して焼結ビレットを得る工程である。このビレット焼結工程により、ビレット成形体中で接触している粉末粒子同士が焼結される。
(3) Billet sintering step The billet sintering step is a step in which the billet 10 obtained in the billet forming step is sintered at a temperature equal to or higher than the β transformation point of the matrix and cooled to room temperature to obtain a sintered billet. By this billet sintering step, the powder particles in contact with each other in the billet compact are sintered.

ビレット成形体10をβ変態点以上に加熱すると、ビレット成形体10のフェース部層10aではチタン粉末と合金要素粉末とが合金化してマトリックスであるチタン合金を形成する。また、ビレット成形体10のステム部層10bではフェース部層10aと同様にチタン合金を形成すると同時に、強化粒子粉末がTiBの場合にはチタン粉末との間で新たな(例えば、TiBなど)粒子が形成される。すなわち、焼結することにより、ステム部層10bにはチタン合金を主成分とするマトリックス中に強化粒子が分散されたチタン基複合材料が形成されることとなる。 When the billet compact 10 is heated to the β transformation point or higher, the titanium powder and the alloy element powder are alloyed in the face layer 10a of the billet compact 10 to form a titanium alloy as a matrix. At the same time when forming the same titanium alloy and the stem portion layer 10b in the face portion layer 10a of the billet molding 10, if reinforcing particles is TiB 2 is new with the titanium powder (such as TiB) Particles are formed. That is, by sintering, a titanium-based composite material in which reinforcing particles are dispersed in a matrix mainly composed of a titanium alloy is formed in the stem portion layer 10b.

ビレット焼結工程での焼結は、真空又は不活性ガスの雰囲気でなされることが好ましい。焼結温度はβ変態点以上の温度領域で行われるが、その温度範囲は1200℃〜1400℃であるとより好ましい。また、焼結時間は2〜16時間であることが好ましい。1200℃未満の焼結では、緻密化が必ずしも充分ではない。一方、1400℃を超える温度の焼結は、エネルギ的に不経済であり生産性の点からも効率的ではない。また、焼結時間が2時間未満では充分に緻密化できないことがあり、16時間以上の焼結はエネルギ的に不経済である。   The sintering in the billet sintering step is preferably performed in a vacuum or an inert gas atmosphere. Although sintering temperature is performed in the temperature range more than (beta) transformation point, the temperature range is more preferable in it being 1200 to 1400 degreeC. The sintering time is preferably 2 to 16 hours. In sintering below 1200 ° C., densification is not always sufficient. On the other hand, sintering at a temperature exceeding 1400 ° C. is uneconomical in energy and not efficient from the viewpoint of productivity. Further, if the sintering time is less than 2 hours, it may not be sufficiently densified, and sintering for 16 hours or more is uneconomical.

焼結終了直後にはビレット10のフェース部層10aはβ単相となっている。これを0.1〜10℃/sの冷却速度で冷却すると、β相から針状のα相が析出してβ相とα相との混相(α+β相)が形成される。α相の析出強化ならびに粗大針状化によりマトリックスの強度は著しく向上し、フェース部の高温域におけるクリープ特性が向上する。   Immediately after the sintering, the face layer 10a of the billet 10 is in a β single phase. When this is cooled at a cooling rate of 0.1 to 10 ° C./s, a needle-like α phase is precipitated from the β phase and a mixed phase (α + β phase) of the β phase and the α phase is formed. The strength of the matrix is remarkably improved by the precipitation strengthening of α phase and coarse needle-like formation, and the creep characteristics in the high temperature region of the face portion are improved.

一方、ステム部層10bでは、焼結終了直後にはチタン合金のβ相とTiB粒子(チタン化合物粒子)との2相組織となっているが、冷却されることでβ相から針状のα相が析出して、β相、針状のα相およびTiB粒子との混相が形成される。そして、この混層はステム部の耐摩耗性及び疲労特性を向上させる。なお、このTiB粒子は、ステム部が熱間加工されるときにβ相粒の粗大化を有効に抑制する。   On the other hand, the stem portion layer 10b has a two-phase structure of a titanium alloy β phase and TiB particles (titanium compound particles) immediately after the end of sintering. A phase precipitates to form a mixed phase of β phase, acicular α phase and TiB particles. This mixed layer improves the wear resistance and fatigue characteristics of the stem portion. In addition, this TiB particle | grains suppress effectively the coarsening of (beta) phase grain, when a stem part is hot-worked.

(4)熱間加工工程
熱間加工工程は、焼結ビレット10を熱間加工してステム部11の一端側にフェース部15を連設したエンジンバルブ粗材30を形成する工程である。ビレット焼結工程で得られた焼結ビレット10は、フェース部層10aではβ相と針状のα相との混相(α+β相)を形成しており、ステム部層10bでは、このα+β相中にTiB粒子などの強化粒子が分散している混相を形成している。このため、焼結ビレットをα+β域またはβ変態点以上の温度で熱間加工しても、変形抵抗が低く、熱間加工性に優れている。
(4) Hot working process The hot working process is a process in which the sintered billet 10 is hot worked to form the engine valve rough material 30 in which the face portion 15 is continuously provided on one end side of the stem portion 11. The sintered billet 10 obtained in the billet sintering step forms a mixed phase (α + β phase) of a β phase and a needle-like α phase in the face portion layer 10a, and in the α + β phase in the stem portion layer 10b. Thus, a mixed phase in which reinforcing particles such as TiB particles are dispersed is formed. For this reason, even if the sintered billet is hot worked at a temperature equal to or higher than the α + β region or the β transformation point, the deformation resistance is low and the hot workability is excellent.

まず、焼結ビレット10をα+β域又はβ変態点以上の温度に加熱し、その温度で熱間押出加工して所望形状のステム部11を有する押出成形材20を成形する(図2b)。なお、13は押し残し部である。   First, the sintered billet 10 is heated to a temperature equal to or higher than the α + β region or the β transformation point, and is subjected to hot extrusion at that temperature to form an extruded material 20 having a stem portion 11 having a desired shape (FIG. 2b). In addition, 13 is an unpressed part.

次に、α+β域又はβ変態点以上の温度に再加熱し、その温度で熱間鍛造により所望形状のフェース部15を形成してエンジンバルブ粗材30を得る(図2c)。   Next, it is reheated to a temperature equal to or higher than the α + β region or β transformation point, and the face portion 15 having a desired shape is formed by hot forging at that temperature to obtain a rough engine valve 30 (FIG. 2c).

このとき、ステム部11及びフェース部15の熱間加工時の加熱温度は、双方ともに900℃〜1200℃の範囲にあることが好ましい。加工温度が900℃未満では、変形抵抗を充分に小さくすることが難しいので好ましくない。また、加熱温度が1200℃を超えると、酸化が激しく、その後の材料特性に悪影響を与えたり、熱間加工時に表面に微細な割れを生じたりすることがあるので適当ではない。   At this time, it is preferable that the heating temperature at the time of hot working of the stem portion 11 and the face portion 15 is in the range of 900 ° C. to 1200 ° C. for both. If the processing temperature is less than 900 ° C., it is difficult to sufficiently reduce the deformation resistance, which is not preferable. On the other hand, if the heating temperature exceeds 1200 ° C., the oxidation is intense, which may adversely affect the subsequent material properties and may cause fine cracks on the surface during hot working.

(5)熱処理工程
熱処理工程はフェース部の組織を粗大化して所望のクリープ特性を確保するためにエンジンバルブ粗材を熱処理する工程である。熱間加工工程でエンジンバルブ粗材30を形成した後、このエンジンバルブ粗材30を不活性ガス雰囲気中でβ変態温度+50℃以上、例えば、1100〜1200℃×0.5〜2時間加熱してフェース部15のβ粒を粗大化する。加熱温度が1100℃未満ではβ粒を充分に粗大化することができない。一方、1200℃を超えて高温にしてもそれに見合う効果が得られないので不経済である。より好ましい熱処理温度は、1150〜1200℃である。また、加熱時間が0.5時間未満ではβ粒を均一に粗大化することができない。一方、2時間を超えて長いと生産性を低下させるので好ましくない。より好ましい熱処理時間は、0.5〜1時間である。
(5) Heat treatment step The heat treatment step is a step of heat-treating the engine valve rough material in order to coarsen the structure of the face portion and ensure desired creep characteristics. After forming the engine valve rough material 30 in the hot working process, the engine valve rough material 30 is heated in an inert gas atmosphere to a β transformation temperature + 50 ° C. or higher, for example, 1100 to 1200 ° C. × 0.5 to 2 hours. Thus, the β grains of the face portion 15 are coarsened. If the heating temperature is less than 1100 ° C., the β grains cannot be sufficiently coarsened. On the other hand, even if the temperature exceeds 1200 ° C., an effect corresponding to that cannot be obtained, which is uneconomical. A more preferable heat treatment temperature is 1150 to 1200 ° C. Further, if the heating time is less than 0.5 hours, the β grains cannot be uniformly coarsened. On the other hand, if it is longer than 2 hours, productivity is lowered, which is not preferable. A more preferable heat treatment time is 0.5 to 1 hour.

このような熱処理を施すことにより加工による歪みを除去してフェース部15の高温域における優れたクリープ特性を確保することができる。エンジンバルブ粗材30に熱処理を施して旧β粒を粗大化し、粗大な針状(α+β)組織にすることで優れたクリープ特性が得られる理由は必ずしも明確ではないが、以下のように推測される。使用する温度範囲におけるクリープ特性は粒界すべりが支配的であるために、原理的には積層欠陥エネルギを下げ、結晶粒径を大きくして弾性定数を大きくすることが有効であるからである。   By performing such a heat treatment, it is possible to remove distortion due to processing and to ensure excellent creep characteristics of the face portion 15 in a high temperature region. The reason why excellent creep characteristics can be obtained by subjecting the engine valve rough material 30 to heat treatment to coarse the old β grains and making it into a coarse acicular (α + β) structure is not necessarily clear, but is estimated as follows. The This is because the grain boundary slip is dominant in the creep characteristics in the temperature range to be used, so that in principle, it is effective to lower the stacking fault energy and increase the crystal grain size to increase the elastic constant.

この時、ステム部11も同時に加熱処理されるが、ステム部11には強化粒子200が存在するので、そのピンニング効果によりβ粒の粗大化は抑制される。従って、ステム部11は高い疲労強度と耐摩耗性とを維持することができる。   At this time, the stem portion 11 is also heated at the same time. However, since the reinforcing particles 200 exist in the stem portion 11, the coarsening of β grains is suppressed by the pinning effect. Therefore, the stem portion 11 can maintain high fatigue strength and wear resistance.

図3に熱処理後のエンジンバルブ粗材の軸方向断面の顕微鏡組織を示す。(a)はステム部、(b)はフェース部である。(a)からステム部では強化粒子であるTiB粒子がステム部の押出方向(水平方向)に配向しており、マトリックスは微細な結晶組織となっていることが分かる。また、(b)からフェース部は組織が粗大化しており、β粒(旧β相)の粒径は300μm程度であり、その中に粗大な針状にα相が析出しているのが分かる。   FIG. 3 shows the microstructure of the axial cross section of the engine valve crude material after the heat treatment. (A) is a stem part, (b) is a face part. From (a), it can be seen that TiB particles, which are reinforcing particles, are oriented in the extrusion direction (horizontal direction) of the stem portion in the stem portion, and the matrix has a fine crystal structure. In addition, it can be seen from (b) that the face portion has a coarse structure, the particle size of β grains (former β phase) is about 300 μm, and α phase is precipitated in a coarse needle shape therein. .

その後、このエンジンバルブ粗材30に従来と同様の仕上げ加工を施して、寸法など所望の仕様をもったエンジンバルブ40(図1)を得ることができる。   Then, the engine valve 40 (FIG. 1) having desired specifications such as dimensions can be obtained by subjecting the engine valve rough material 30 to a finishing process similar to the conventional one.

以上のように、本発明の製造方法によれば、従来のエンジンバルブ製造ラインをほとんど変更することなく、ステム部110には強化粒子200を有しフェース部150には強化粒子を含まない、部位によって強化粒子の含有量が異なるエンジンバルブ40を容易に提供することが出来る。   As described above, according to the manufacturing method of the present invention, the portion having the reinforcing particles 200 in the stem portion 110 and no reinforcing particles in the face portion 150 without changing the conventional engine valve manufacturing line. Therefore, it is possible to easily provide the engine valve 40 having different reinforcing particle contents.

以下具体的な実施例について説明する。   Specific examples will be described below.

(実施例1)
原料粉末として、市販の水素化脱水素Ti粉末(#100)と36.9Al−24.9Sn−24.4Zr−6.2Nb−6.2Mo−1.4Si合金粉末(平均粒径:9μm、数値は含有元素の質量%である。)および強化粒子粉末であるTiB粉末(平均粒径:3μm)をそれぞれ用意した。まず、Ti粉末と合金粉末とを所定量配合しアトライターを用いてよく混合して第1の材料粉末を調製した。次に、第1の材料粉末にTiB粉末を反応後のTiB粒子で10体積%となるように配合してアトライターで混合し、第2の材料粉末を調製した。
Example 1
As the raw material powder, commercially available hydrodehydrogenated Ti powder (# 100) and 36.9Al-24.9Sn-24.4Zr-6.2Nb-6.2Mo-1.4Si alloy powder (average particle size: 9 μm, numerical value) Is a mass% of the contained element.) And TiB 2 powder (average particle size: 3 μm) as reinforcing particle powder were prepared. First, a predetermined amount of Ti powder and alloy powder were mixed and mixed well using an attritor to prepare a first material powder. Next, TiB 2 powder was mixed with the first material powder so that the volume of the TiB particles after the reaction was 10% by volume, and mixed with an attritor to prepare a second material powder.

そして、金型の筒状(φ16×32mm)のキャビティに第1の材料粉末と第2の材料粉末とを順に充填して、フェース部層10aとステム部層10bとからなるビレット10を成形した。ここでの成形圧は6t/cmとした。 Then, the first material powder and the second material powder were sequentially filled into a cylindrical cavity (φ16 × 32 mm) of the mold, and the billet 10 composed of the face portion layer 10a and the stem portion layer 10b was formed. . The molding pressure here was 6 t / cm 2 .

次いで、このビレットを1×10−5torrの真空中で室温から1300℃の焼結温度まで12.5℃/分の昇温速度で昇温し、1300℃で4時間保持した後、1℃/分で冷却して焼結ビレットを得た。 Next, the billet was heated at a heating rate of 12.5 ° C./min from room temperature to a sintering temperature of 1300 ° C. in a vacuum of 1 × 10 −5 torr, held at 1300 ° C. for 4 hours, and then 1 ° C. The sintered billet was obtained by cooling at / min.

この焼結ビレットを用い、1150℃の熱間押出加工によりステム部11を成形し、その後、再び1150℃に加熱して熱間鍛造によりフェース部15を形成して、6mm(ステム径)×35mm(フェース径)×120mm(全長)の形状をもつエンジンバルブ粗材30を得た。   Using this sintered billet, the stem portion 11 is formed by hot extrusion at 1150 ° C., then heated again to 1150 ° C. to form the face portion 15 by hot forging, 6 mm (stem diameter) × 35 mm A rough engine valve material 30 having a shape of (face diameter) × 120 mm (full length) was obtained.

続いて、このエンジンバルブ粗材30をアルゴンガス雰囲気中で1150℃×30分間加熱して、フェース部15のクリープ特性を安定化させた。その後所定の加工を施して実施例1のエンジンバルブを得た。なお、マトリックスのチタン合金は、Ti−6Al−4Sn−4Zr−1Nb−1Mo−0.2Si(数値は含有元素の質量%である。)であった。   Subsequently, the engine valve crude material 30 was heated in an argon gas atmosphere at 1150 ° C. for 30 minutes to stabilize the creep characteristics of the face portion 15. Thereafter, predetermined processing was performed to obtain an engine valve of Example 1. The titanium alloy of the matrix was Ti-6Al-4Sn-4Zr-1Nb-1Mo-0.2Si (the numerical value is the mass% of the contained element).

(実施例2)
第2の材料粉末に配合する強化粒子粉末をTiC粉末とした以外は、実施例1と同様にして実施例2のエンジンバルブを得た。
(Example 2)
An engine valve of Example 2 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the reinforcing particle powder blended in the second material powder was TiC powder.

(比較例)
ステム部11と同様にフェース部15にも強化粒子200を配合した従来のエンジンバルブである。
(Comparative example)
Similar to the stem portion 11, the face portion 15 is a conventional engine valve in which reinforcing particles 200 are blended.

(耐久試験)
各々のエンジンバルブを実用エンジンに装着して下記の条件で耐久試験を行った。
(1)耐久試験条件
a.エンジン型式:6サイクル×4バルブ、2000cc
b.試験条件:6400rpm×4/4負荷、水温サイクル60×110℃
c.試験時間:200時間
(2)評価方法
200時間耐久試験の前後におけるエンジンバルブの突出変化量(カッピング+軸伸び:単位μm)を測定した。
(3)結果
エンジンバルブの突出変化量は、実施例1と実施例2では何れも30μmであった。しかし、従来のエンジンバルブである比較例では75μmであり、実施例のエンジンバルブの突出変化量は比較例のそれの1/2以下とはるかに小さいことが確認できた。
(An endurance test)
Each engine valve was mounted on a practical engine and a durability test was performed under the following conditions.
(1) Endurance test conditions a. Engine model: 6 cycle x 4 valve, 2000cc
b. Test conditions: 6400 rpm × 4/4 load, water temperature cycle 60 × 110 ° C.
c. Test time: 200 hours (2) Evaluation method The amount of change in protrusion of the engine valve (cupping + axial elongation: unit μm) before and after the 200 hour endurance test was measured.
(3) Results The amount of change in protrusion of the engine valve was 30 μm in both Example 1 and Example 2. However, in the comparative example which is a conventional engine valve, it was 75 μm, and it was confirmed that the amount of change in protrusion of the engine valve in the example was much smaller than 1/2 of that in the comparative example.

なお、本発明は上記の実施例に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更してもよい。実施例では、TiB粒子量を10体積%としたが、例えば5体積%としてもよい。反応後のTiB粒子量を5体積%とすることで、疲労特性と耐摩耗性とを確保しつつさらに耐クリープ特性を改善することができる。   In addition, this invention is not limited to said Example, You may change in the range which does not deviate from the summary of this invention. In the embodiment, the TiB particle amount is 10% by volume, but may be 5% by volume, for example. By setting the amount of TiB particles after the reaction to 5% by volume, the creep resistance can be further improved while ensuring fatigue characteristics and wear resistance.

本発明のエンジンバルブは、自動車エンジンのエンジンバルブ、特に高温ガスに曝されるエグゾーストバルブに好適に用いることができる。   The engine valve of the present invention can be suitably used for an engine valve of an automobile engine, particularly an exhaust valve exposed to high-temperature gas.

実施例1のエンジンバルブを示す正面概要図である。1 is a schematic front view showing an engine valve of Example 1. FIG. 熱間加工工程におけるビレットの形状変化を示す模式図である。(a)は焼結ビレット、(b)は熱間押出後、(c)は熱間鍛造後を示す。It is a schematic diagram which shows the shape change of the billet in a hot working process. (A) is a sintered billet, (b) is after hot extrusion, and (c) is after hot forging. 実施例1のエンジンバルブの組織を示す写真である。(a)ステム部、(b)フェース部である。1 is a photograph showing the structure of an engine valve of Example 1. (A) Stem portion, (b) Face portion. チタン合金のTiB粒子量と疲労特性との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the amount of TiB particles of a titanium alloy, and a fatigue characteristic. チタン合金のTiB粒子量とクリープ特性との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the amount of TiB particles of a titanium alloy, and a creep characteristic.

符号の説明Explanation of symbols

10:ビレット 11、110:ステム部 15、150:フェース部 30:エンジンバルブ粗材 40:エンジンバルブ 111:コッタ溝 200:強化粒子 10: Billet 11, 110: Stem portion 15, 150: Face portion 30: Engine valve rough material 40: Engine valve 111: Cotter groove 200: Reinforcing particles

Claims (4)

ステム部とフェース部とを一体的に形成したエンジンバルブであって、
前記ステム部は、焼結チタン基耐熱合金をマトリックスとし該マトリックス中に強化粒子を分散保持する焼結チタン基複合材料からなり、前記フェース部はマトリックスである前記焼結チタン基耐熱合金からなることを特徴とするエンジンバルブ。
An engine valve in which a stem portion and a face portion are integrally formed,
The stem portion is made of a sintered titanium-based heat-resistant alloy with a sintered titanium-based heat-resistant alloy as a matrix, and the face portion is made of the sintered titanium-based heat-resistant alloy as a matrix. An engine valve characterized by
前記ステム部はβ粒径が25〜100μmの針状(α+β)組織であり、前記フェース部はβ粒径が100〜1000μmの粗大な針状(α+β)組織である請求項1に記載のエンジンバルブ。   2. The engine according to claim 1, wherein the stem portion has a needle-like (α + β) structure with a β particle size of 25 to 100 μm, and the face portion has a coarse needle-like (α + β) structure with a β particle size of 100 to 1000 μm. valve. 原料粉末を混合して材料粉末を調製する材料粉末調製工程と、
調製された該材料粉末を金型のキャビティに充填する粉末充填工程と、
充填された該材料粉末を加圧して円柱状のビレットを形成するビレット形成工程と、
形成された該ビレットを焼結して焼結ビレットとするビレット焼結工程と、
該焼結ビレットを熱間加工してステム部とフェース部とを備えるエンジンバルブ粗材を形成する熱間加工工程と、
該エンジンバルブ粗材を加熱して該フェース部の組織を粗大化する熱処理工程と、を有し、
前記粉末充填工程では、前記キャビティの前記フェース部に対応する領域にチタン粉末と該チタン粉末とともにマトリックスを形成する合金要素粉末とからなる第1の材料粉末を充填し、前記キャビティの前記ステム部に対応する領域には該第1の材料粉末に該マトリックス中に分散保持される強化粒子をさらに含む第2の材料粉末を充填することを特徴とするエンジンバルブの製造方法。
A material powder preparation process for preparing a material powder by mixing raw material powders;
A powder filling step of filling the prepared material powder into a cavity of a mold;
A billet forming step of pressing the filled material powder to form a cylindrical billet;
A billet sintering step in which the formed billet is sintered to form a sintered billet;
A hot working step of hot working the sintered billet to form a rough engine valve comprising a stem portion and a face portion;
A heat treatment step of heating the engine valve crude material to coarsen the structure of the face part,
In the powder filling step, a region corresponding to the face portion of the cavity is filled with a first material powder composed of titanium powder and an alloy element powder that forms a matrix together with the titanium powder, and the stem portion of the cavity is filled. A corresponding region is filled with a second material powder further containing reinforcing particles dispersed and held in the matrix in the first material powder.
前記熱処理工程は、不活性ガス雰囲気中で前記エンジンバルブ粗材を1100〜1200℃で0.5〜2時間加熱する工程である請求項3に記載のエンジンバルブの製造方法。   The method for manufacturing an engine valve according to claim 3, wherein the heat treatment step is a step of heating the engine valve crude material at 1100 to 1200 ° C for 0.5 to 2 hours in an inert gas atmosphere.
JP2008111503A 2008-04-22 2008-04-22 Engine valve and manufacturing method therefor Pending JP2009264132A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008111503A JP2009264132A (en) 2008-04-22 2008-04-22 Engine valve and manufacturing method therefor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008111503A JP2009264132A (en) 2008-04-22 2008-04-22 Engine valve and manufacturing method therefor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2009264132A true JP2009264132A (en) 2009-11-12

Family

ID=41390292

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008111503A Pending JP2009264132A (en) 2008-04-22 2008-04-22 Engine valve and manufacturing method therefor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2009264132A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111070106A (en) * 2019-12-18 2020-04-28 上海交通大学 Surface treatment method for improving fatigue resistance of particle reinforced metal matrix composite

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111070106A (en) * 2019-12-18 2020-04-28 上海交通大学 Surface treatment method for improving fatigue resistance of particle reinforced metal matrix composite

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3712614B2 (en) Titanium-based composite material, manufacturing method thereof, and engine valve
Saito The automotive application of discontinuously reinforced TiB-Ti composites
JP3041277B2 (en) Method for producing particle-reinforced titanium alloy
CN101530918B (en) Method for preparing composite component with strengthened TiB based on titanium alloy via powder metallurgy method
JP3306822B2 (en) Sintered Ti alloy material and method for producing the same
CN106565244B (en) Surface nitriding method of particle-reinforced ternary layered ceramic part
JPH0593205A (en) Production of aluminum sintered alloy part
CN109778050B (en) WVTaTiZr refractory high-entropy alloy and preparation method thereof
CN109897991A (en) A kind of nanometer crystal alloy powder and preparation method thereof of high entropy crystal boundary modification
JP2634103B2 (en) High temperature bearing alloy and method for producing the same
CN101457317B (en) Turbo material of AlTi basal body pressure booster and preparation method thereof
JP2009264132A (en) Engine valve and manufacturing method therefor
JP3261457B2 (en) High temperature oxidation resistant alloy material and method for producing the same
CN113416879B (en) Titanium-aluminum alloy and preparation method thereof
JP4651144B2 (en) Silicon nitride sintered body
CN114657433A (en) Solid solution reinforced metal ceramic and preparation method thereof
JPH0812441A (en) Production of silicon nitride-based sintered compact
JP2002501983A (en) Iron aluminide composite and method for producing the same
WO2001023629A1 (en) Preliminarily formed article and formed article and parts for internal-combustion engine
JP6937495B2 (en) High-rigidity Fe-based alloy
Yamaguchi et al. Development of P/M titanium engine valves
CN113604720B (en) Large-size deformation-resistant molybdenum alloy bar and preparation method thereof
CN112281022B (en) Copper-based composite material and preparation method thereof
JPH0733526A (en) Fluoride ceramic having high strength
CN104511591B (en) Preparation method of composite rare earth oxide reinforced molybdenum alloy piercing mandrel