JP2019203146A - TiAl鋳造合金およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
さらに、ニオブ(Nb)、シリコン(Si)および炭素(C)からなる群から選択される少なくとも1種の元素を含んでもよい。
前記Nbの含有量は、0.5〜3.0原子%であってもよい。
前記Siの含有量は、0.3〜1.0原子%であってもよい。
前記Cの含有量は、0.1〜0.7原子%であってもよい。
β相の面積率は、5%未満であってもよい。
前記β相の面積率は、3%以下であってもよい。
重量は800g以下であってもよい。
前記Mnの含有量は、6〜12原子%であってもよい。
前記Alに対する前記Tiの原子数比は、0.83以上1.26以下の範囲であってもよい。
前記Alに対する前記Tiの原子数比は、0.9以上1.2以下の範囲であってもよい。
動翼またはタービンホイールの精密鋳造品であってもよい。
本発明による上記TiAl鋳造合金の製造方法は、鋳造後の成分がアルミニウム(Al):42〜48原子%、マンガン(Mn):5〜12原子%、残部チタン(Ti)および不可避不純物を満たす原料を溶解する工程と、前記溶解する工程によって得られた溶湯を鋳型に注湯する工程とを包含し、これにより上記課題を解決する。
前記溶解する工程は、セラミックるつぼを用いてもよい。
前記溶解する工程は、高周波溶解を用いてもよい。
前記原料は、ニオブ(Nb)、シリコン(Si)および炭素(C)からなる群から選択される少なくとも1種の元素を含んでもよい。
前記注湯する工程は、800g以下の重量の前記溶湯を前記鋳型に注湯してもよい。
前記注湯する工程後、前記鋳型を室温まで放冷する工程をさらに包含してもよい。
図1は、本発明のTiAl鋳造合金を製造する工程を示すフローチャートである。
表1の組成を満たすよう、スポンジTi、Alペレット、Mn粒状原料、Nb粒状原料、Si粒状原料、TiC粉末を秤量し、イットリアるつぼに投入し、高周波溶解によって溶解した(図1の工程S110)。詳細には、るつぼを溶解炉チャンバーに設置し、チャンバー内を真空排気後、アルゴンガスを導入した。このとき、高周波溶解炉の条件は、5kWであり、原料すべてが溶解後、出力3kWで3分間保持した。その最終段階での溶解時の過熱温度はおよそ100℃(溶湯温度:1500℃)であった。その後、図2に示す鋳型に、表1に示す重量の溶湯を注湯した(図1の工程S120)。
合金1〜合金25の表面を観察し、湯周り不良の有無および表面欠陥(凹み)の数を調べた。
(2)β相の面積率
β相の面積率は、合金1〜合金25の厚さ30mmの部分の内部について、切断、研磨後に反射電子像を観察し、組織全体に対してのβ相の割合を算出した。
(3)材料特性
合金1〜合金25の厚さ30mmの部分の内部から並行部直径がφ4mmの丸棒試験片を切り出し、引張試験を実施した。引張試験の条件は、室温(25℃)および850℃において、初期歪み速度8×10−5s−1であった。室温の延性(%)および850℃における引張強度(MPa)を測定した。
Claims (18)
- アルミニウム(Al):42〜48原子%、マンガン(Mn):5〜12原子%、残部チタン(Ti)および不可避不純物からなる、TiAl鋳造合金。
- さらに、ニオブ(Nb)、シリコン(Si)および炭素(C)からなる群から選択される少なくとも1種の元素を含む、請求項1に記載のTiAl鋳造合金。
- 前記Nbの含有量は、0.5〜3.0原子%である、請求項2に記載のTiAl鋳造合金。
- 前記Siの含有量は、0.3〜1.0原子%である、請求項2または3のいずれかに記載のTiAl鋳造合金。
- 前記Cの含有量は、0.1〜0.7原子%である、請求項2〜4のいずれかに記載のTiAl鋳造合金。
- β相の面積率は、5%未満である、請求項1〜5のいずれかに記載のTiAl鋳造合金。
- 前記β相の面積率は、3%以下である、請求項6に記載のTiAl鋳造合金。
- 重量は800g以下である、請求項1〜7のいずれかに記載のTiAl鋳造合金。
- 前記Mnの含有量は、6〜12原子%である、請求項1〜8のいずれかに記載のTiAl合金。
- 前記Alに対する前記Tiの原子数比は、0.83以上1.26以下の範囲である、請求項1〜9のいずれかに記載のTiAl鋳造合金。
- 前記Alに対する前記Tiの原子数比は、0.9以上1.2以下の範囲である、請求項10に記載のTiAl鋳造合金。
- 動翼またはタービンホイールの精密鋳造品である、請求項1〜11のいずれかに記載のTiAl鋳造合金。
- 請求項1〜12のいずれかに記載のTiAl鋳造合金の製造方法であって、
鋳造後の成分がアルミニウム(Al):42〜48原子%、マンガン(Mn):5〜12原子%、残部チタン(Ti)および不可避不純物を満たす原料を溶解する工程と、
前記溶解する工程によって得られた溶湯を鋳型に注湯する工程と
を包含する、方法。 - 前記溶解する工程は、セラミックるつぼを用いる、請求項13に記載の方法。
- 前記溶解する工程は、高周波溶解を用いる、請求項13または14のいずれかに記載の方法。
- 前記原料は、ニオブ(Nb)、シリコン(Si)および炭素(C)からなる群から選択される少なくとも1種の元素を含む、請求項13〜15のいずれかに記載の方法。
- 前記注湯する工程は、800g以下の重量の前記溶湯を前記鋳型に注湯する、請求項13〜16のいずれかに記載の方法。
- 前記注湯する工程後、前記鋳型を室温まで放冷する工程をさらに包含する、請求項13〜17のいずれかに記載の方法。
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