JP2010120081A - 母材の強度を超過する接合強度を有する、中間層を使用した鋼系合金とチタンまたはチタン系合金との高強度異種金属接合方法及び該方法で接合された鋼系合金及びチタンまたはチタン系合金を含む高強度接合合金 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】鋼系合金母材A1とチタンまたはチタン系合金母材A2との間に、鋼系合金母材から第1中間層B1としてニッケル層、第2中間層B2としてクロム層及び第3中間層B3としてバナジウム、モリブデンまたはタングステン層の順に積層される中間層と、該中間層のバナジウム、モリブデンまたはタングステン層とチタンまたはチタン系合金母材との間に、チタン系またはジルコニウム系挿入材Cを挿入させた後、前記チタン系またはジルコニウム系挿入材の溶融温度以上、前記母材の溶融点以下の温度で加熱して、鋼系合金及びチタンまたはチタン系合金を接合する。
【選択図】図1
Description
また、本発明は、チタン系またはジルコニウム系挿入材の溶融温度以上で溶融されたチタン系またはジルコニウム系挿入材、第3中間層としてのバナジウム、モリブデンまたはタングステン層及びチタンまたはチタン系合金母材の間における等温凝固及びそれによる相互原子拡散反応と、第1中間層としてのニッケル層と鋼系合金母材との界面、前記ニッケル層と第2中間層としてのクロム層との界面及び前記クロム層と前記バナジウム、モリブデンまたはタングステン層との界面における固相拡散反応とによって、鋼系合金母材とチタンまたはチタン系合金母材との間の高強度の接合が形成されることを特徴とする、前記方法に関する。
また、本発明は、中間層が、メッキ、コーティング、蒸着、クラッディング及びホイル(foil)からなる群から選択されたいずれか一つの方法を使用して形成されることを特徴とする、前記方法に関する。
さらに、本発明は、チタン系挿入材が、Ti−Cu−Ni、Ti−Zr−Ni、Ti−Zr−Cu、Ti−Zr−Cu−Ni及びTi−Zr−Cu−Ni−Beからなる群から選択されることを特徴とする、前記方法に関する。
また、本発明は、ジルコニウム系挿入材が、Zr−Ti−Ni、Zr−Ti−Cu、Zr−Ti−Cu−Ni及びZr−Ti−Cu−Ni−Beからなる群から選択されることを特徴とする、前記方法に関する。
また、本発明は、加熱温度が、730〜1400℃であることを特徴とする、前記方法に関する。
さらに、本発明は、前記方法によって製造される、鋼系合金及びチタンまたはチタン系合金を含む高強度接合合金に関する。
また、本発明は、接合合金の接合部の強度が、母材の強度を超過することを特徴とする、前記高強度接合合金に関する。
スーパーステンレス鋼上にニッケル層、クロム層、バナジウム層の順にコーティングして中間層を形成した。前記形成された中間層と純粋チタン(Gr.2)との間にチタン系挿入材としてチタン58原子%、ジルコニウム16原子%及びニッケル26原子%からなる40μm厚のリボンを挟んだ後、アルゴン雰囲気下で温度が930℃になるまで100℃/分の速度で昇温させながら赤外線ブレイジング(infrared brazing)を行なった。930℃で10分間温度を維持した後、平均50℃/分の冷却速度で冷却してチタンとスーパーステンレス鋼とが接合された高強度接合合金を製造した。
中間層にバナジウム層の代わりにモリブデン層を使用したことを除き、実施例1と同一な方法で遂行して、チタンとスーパーステンレス鋼とが接合された高強度接合合金を製造した。
中間層にバナジウム層の代わりにタングステン層を使用したことを除き、実施例1と同一な方法で遂行して、チタンとスーパーステンレス鋼とが接合された高強度接合合金を製造した。
中間層を挿入しないことを除いて実施例1と同一に遂行して、チタンとスーパーステンレス鋼とが接合された高強度接合合金を製造した。
実施例1及び比較例1で製造された高強度接合合金試片の接合強度を測定するために引張試験(ASTM E 8/E 8M−08)を行い、その結果を下記の表1及び図3に示した。
A1−1:中間層が形成された鋼系合金母材
A2:チタンまたはチタン系合金母材
B1:第1中間層(ニッケル層)
B2:第2中間層(クロム層)
B3:第3中間層(バナジウム、モリブデンまたはタングステン層)
C:チタン系またはジルコニウム系挿入材
D1:第1加熱手段
D2:第2加熱手段
Claims (10)
- 鋼系合金母材とチタンまたはチタン系合金母材との間に、鋼系合金母材から第1中間層としてニッケル層、第2中間層としてクロム層及び第3中間層としてバナジウム、モリブデンまたはタングステン層の順に積層される中間層と、該中間層のバナジウム、モリブデンまたはタングステン層とチタンまたはチタン系合金母材との間にチタン系またはジルコニウム系挿入材を挿入させた後、前記チタン系またはジルコニウム系挿入材の溶融温度以上、前記母材の溶融点以下の温度で加熱して、鋼系合金及びチタンまたはチタン系合金を接合させる工程を含む、高強度異種金属接合方法。
- チタン系またはジルコニウム系挿入材の溶融温度以上で溶融されたチタン系またはジルコニウム系挿入材、第3中間層としてのバナジウム、モリブデンまたはタングステン層及びチタンまたはチタン系合金母材の間における等温凝固及びそれによる相互原子拡散反応と、第1中間層としてのニッケル層と鋼系合金母材との界面、前記ニッケル層と第2中間層としてのクロム層との界面及び前記クロム層と前記バナジウム、モリブデンまたはタングステン層との界面における固相拡散反応とによって、鋼系合金母材とチタンまたはチタン系合金母材との間の高強度の接合が形成されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 中間層が、鋼系合金母材の拡散を制御してチタン系またはジルコニウム系挿入材内部で鋼系合金母材が溶出することを防止することにより、鋼系合金母材とチタンまたはチタン系合金母材との間の金属化合物の生成を抑制することを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 中間層が、メッキ、コーティング、蒸着、クラッディング及びホイル(foil)からなる群から選択されたいずれか一つの方法を使用して形成されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- チタン系挿入材が、Ti−Cu−Ni、Ti−Zr−Ni、Ti−Zr−Cu、Ti−Zr−Cu−Ni及びTi−Zr−Cu−Ni−Beからなる群から選択されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- ジルコニウム系挿入材が、Zr−Ti−Ni、Zr−Ti−Cu、Zr−Ti−Cu−Ni及びZr−Ti−Cu−Ni−Beからなる群から選択されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 挿入材の形態が、パウダー、リボン、薄板及び板材からなる群から選択されるいずれか一つであることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 加熱温度が、730〜1400℃であることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 請求項1に記載の方法によって製造される、鋼系合金及びチタンまたはチタン系合金を含む高強度接合合金。
- 接合合金の接合部の強度が、母材の強度を超過することを特徴とする、請求項9に記載の高強度接合合金。
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