JP2016053198A5 - 金属加工品の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、金属加工品の製造方法に係り、特に、合金粉末を原料にして金属積層工法を用いて成形された金属加工品の製造方法に関するものである。更に具体的には、粒径50μm前後の合金粉末を一層ずつ敷き詰め、これに、3Dデータから変換されたスライスデータに基づきレーザーあるいは電子ビームなどを照射して、特定の部位のみを溶解・固化し、最終製品を型なしで成形して得た金属加工品の製造方法に関するものである。
Claims (16)
- (A)主金属元素と添加元素とを含み、添加元素の原子半径aの主金属元素の原子半径bに対する比率100(a−b)/bが−30%ないし+30%である合金粉末、または
(B)主金属元素と添加元素とを含み、添加元素の原子半径aの主金属元素の原子半径bに対する比率100(a−b)/bが−30%ないし+30%の範囲外であり、主金属元素と添加金属元素からなる二元系金属状態図において、添加元素が主元素金属に一部固溶
る合金粉末を、
積層工法により積層して金属積層体を形成する工程の後に、
(1)前記金属積層体を、主金属がAlの場合に室温ないし450℃、Mgの場合に室温ないし420℃、Feの場合に室温ないし600℃、Niの場合に室温ないし800℃、Cuの場合に室温ないし500℃、Tiの場合に500ないし1000℃で、圧延、押し出し、引き抜き、及び鍛造のいずれかの方法により加工する工程、及び/又は
(2)前記金属積層体を、主金属がAlの場合に100ないし220℃、Mgの場合に100ないし250℃、Feの場合に50ないし600℃、Niの場合に500ないし800℃、Cuの場合に100ないし400℃、Tiの場合に400ないし650℃に保持する時効処理を施す工程
を具備することを特徴とする金属加工品の製造方法。 - 前記加工温度は、主金属がAlの場合に室温ないし220℃、Mgの場合に室温ないし250℃、Feの場合に室温ないし500℃、Niの場合に室温ないし700℃、Cuの場合に室温ないし400℃、Tiの場合に600ないし1000℃であることを特徴とする請求項1に記載の金属加工品の製造方法。
- 前記合金粉末(A)の添加元素の原子半径aの主金属元素の原子半径bに対する比率100(a−b)/bが−20%ないし+20%であることを特徴とする請求項1又は2に記載の金属加工品の製造方法。
- 前記添加元素の総和が重量基準で0.5ないし50%であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の金属加工品の製造方法。
- 前記合金粉末は、主金属元素、添加元素、及び不可避的不純物元素からなり、主金属元素の積層方向と垂直断面の平均結晶粒径が0.1ないし1000μmであることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の金属加工品の製造方法。
- 前記合金粉末は、主金属元素、添加元素、及び不可避的不純物元素からなり、主金属元素の積層方向と垂直断面の平均結晶粒径が0.1ないし100μmであることを特徴とする請求項5に記載の金属加工品の製造方法。
- 前記合金粉末は、下記(1)ないし(4)のいずれかの組織を有することを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載の金属加工品の製造方法。
(1)主金属元素と添加元素の固溶体の単相、
(2)主金属元素と添加元素の固溶体に、主金属元素と、添加元素及び不可避的不純物元素の1種以上との金属間化合物が分散しており、前記金属間化合物が安定相又は準安定相であり、前記金属間化合物の粒子の長径が1ないし1000nmである固溶体分散相、
(3)主金属元素と添加元素の固溶体に、添加元素及び不可避的不純物元素の2種以上の金属間化合物、及び/又は添加元素及び不可避的不純物元素の1種の単体粒子が分散しており、前記金属間化合物が安定相又は準安定相であり、前記金属間化合物の粒子及び単体粒子の長径が1ないし1000nmである固溶体分散相、及び
(4)前記(2)の固溶体分散相と(3)の固溶体分散相の混合相である固溶体分散相。 - 前記金属間化合物の粒子及び単体粒子の長径が1ないし500nmであることを特徴とする請求項7に記載の金属加工品の製造方法。
- 前記主金属元素がAlであり、前記添加元素が、最大固溶限1ないし50重量%の大量固溶型元素として、Si、Mg、Cu、Zn、Li、Ag、Ga、Ge、最大固溶限0.01ないし1重量%の微量固溶型元素として、Sc、Sr、Ti、In、V、Mn、Pr、Sm、Ta、Au、最大固溶限0重量%の非固溶型元素として、Be、Cr、Fe、Co、Ni、As、Se、Y、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Cd、Sn、Sb、Te、Ce、Nd、Pm、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Im、Lu、Hf、W、Re、Ir、Pt、Hg、Ti、Bi、Th、Zrからなる群から選ばれた1種類以上であることを特徴とする請求項1ないし8のいずれかに記載の金属加工品の製造方法。
- 前記主金属元素がMgであり、前記添加元素が、固溶限なしの完全固溶型元素としてCd、最大固溶限1ないし50重量%の大量固溶型元素として、Al、Zn、Mn、Li、Sc、Ti、Ga、Y、Zr、Ag、In、Sn、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Yb、Lu、Hg、Ti、Pb、Bi、最大固溶限0.01ないし1重量%の微量固溶型元素として、Ca、Fe、Cu、Sr、Ba、La、Ce、Pr、Au、Th、U、最大固溶限0重量%の非固溶型元素として、Fe、Co、Ni、Ge、As、Nb、Sb、Eu、Hf、Ir、Pt、Mo、Sbからなる群から選ばれた1種類以上であることを特徴とする請求項1ないし8のいずれかに記載の金属加工品の製造方法。
- 前記主金属元素がFeであり、前記添加元素が、固溶限なしの完全固溶型元素として、V、Cr、Mn、Co、Ni、Rh、Pd、Ir、Pt、最大固溶限1ないし50重量%の大量固溶型元素として、H、Be、C、N、Al、Si、P、Ti、Cu、Zn、Ga、Ge、As、Mo、Tc、Sn、W、Sb、Re、Os、Au、最大固溶限0.01ないし1重量%の微量固溶型元素として、Sc、Se、Zr、Nb、In、Sn、Sb、Te、Y、La、Sm、Gd、Er、Hf、Ta、最大固溶限0重量%の非固溶型元素として、S、Ag、Cd、Bi、Npからなる群から選ばれた1種類以上であることを特徴とする請求項1ないし8のいずれかに記載の金属加工品の製造方法。
- 前記主金属元素がNiであり、前記添加元素が、固溶限なしの完全固溶型元素として、Mn、Fe、Co、Cu、Rh、Pd、Ir、Pt、Au、最大固溶限1ないし50重量%の大量固溶型元素として、Be、Al、Si、Ti、V、Cr、Zn、Ga、Ge、As、Nb、Mo、Tc、Ru、In、Sn、Sb、Ta、W、Re、Cs、Pb、最大固溶限0.01ないし1重量%の微量固溶型元素として、H、Li、C、Sc、As、Sr、Zr、Ag、Eu、Hf、Ti、Bi、U、Pu、最大固溶限0重量%の非固溶型元素として、B、P、S、Cl、Se、Cd、Teからなる群から選ばれた1種類以上であることを特徴とする請求項1ないし8のいずれかに記載の金属加工品の製造方法。
- 前記主金属元素がCuであり、前記添加元素が、固溶限なしの完全固溶型元素として、K、Mn、Rh、Pd、Pt、Au、最大固溶限1ないし50重量%の大量固溶型元素として、Li、Be、Mg、Al、Si、Ti、Co、Zn、Ga、Ge、As、Ni、Ag、Sn、Ag、Sn、Ir、Hg、最大固溶限0.01ないし1重量%の微量固溶型元素として、H、B、C、Sc、Cr、Fe、Mo、Ag、Cd、Sb、Hf、Ir、最大固溶限0重量%の非固溶型元素として、Se、Mo、Tc、Ru、I、Ta、W、Re、Osからなる群から選ばれた1種類以上であることを特徴とする請求項1ないし8のいずれかに記載の金属加工品の製造方法。
- 前記主金属元素がTiであり、前記添加元素が、固溶限なしの完全固溶型元素として、Sc、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W、U、最大固溶限1ないし50重量%の大量固溶型元素として、H、N、O、Al、Mn、Fe、Ni、Cu、Ga、Ge、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、In、Sn、Sb、Te、Re、Cs、Ir、Pt、Au、Pb、Pu、最大固溶限0.01ないし1重量%の微量固溶型元素として、Be、B、C、Mg、最大固溶限0重量%の非固溶型元素として、P、S、Br、Eu、Ho、Thからなる群から選ばれた1種類以上であることを特徴とする請求項1ないし8のいずれかに記載の金属加工品の製造方法。
- 前記合金粉末は、前記主金属元素がAl、Mg、Fe、Ni、Cu、又はTiである固溶強化型合金であり、添加元素として、前記全固溶型元素及び/又は大量固溶型元素が含まれる場合、その含有量は1ないし50重量%であり、前記微量固溶型元素が含まれる場合、その含有量は0.1ないし3重量%であることを特徴とする請求項9ないし14のいずれかに記載の金属加工品の製造方法。
- 前記合金粉末は、前記主金属元素がAl、Mg、Fe、Ni、Cu、又はTiである固溶強化・分散強化複合型合金であり、前記全固溶型元素及び/又は大量固溶型元素が含まれる場合、その含有量は1ないし50重量%であり、前記微量固溶型元素が含まれる場合、その含有量は0.1ないし20重量%であり、前記非固溶型元素が含まれる場合、その含有量は0.5ないし20重量%であることを特徴とする請求項9ないし14のいずれかに記載の金属加工品の製造方法。
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