JP2691059B2 - α＋β型チタン合金の拡散接合法 - Google Patents
α＋β型チタン合金の拡散接合法Info
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- JP2691059B2 JP2691059B2 JP2214389A JP21438990A JP2691059B2 JP 2691059 B2 JP2691059 B2 JP 2691059B2 JP 2214389 A JP2214389 A JP 2214389A JP 21438990 A JP21438990 A JP 21438990A JP 2691059 B2 JP2691059 B2 JP 2691059B2
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- JP
- Japan
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- bonding
- diffusion bonding
- titanium alloy
- type titanium
- bonding method
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はα＋β型チタン合金の拡散接合法に関し、特
に強度特性の向上した接合部が得られる同合金の拡散接
合法に関する。
に強度特性の向上した接合部が得られる同合金の拡散接
合法に関する。
チタン合金の拡散接合は第２図（ａ）に示すように被
接合材1,2の接合表面３を平滑に仕上げた後、被接合材
表面を直接重ね合わせて、真空もしくは不活性ガス中で
行っている。
接合材1,2の接合表面３を平滑に仕上げた後、被接合材
表面を直接重ね合わせて、真空もしくは不活性ガス中で
行っている。
拡散接合条件は材質によって若干異るが、ほぼ次の通
りである。
りである。
温度:900℃、接合荷重:0.3kgf/mm2、 保持時間:2時間 〔発明が解決しようとする課題〕 α＋β型チタン合金の拡散接合は、接合温度での保持
中に組織の粗大化が生じないよう、β相の割合が50％を
越えない温度範囲で行われ、接合後の組織は、第２図
（ｂ）に示すように母材部、接合部４ともに接合前とほ
ぼ同等の微細な等軸粒組織となっている。この微細等軸
粒の組織は強度、延性、疲労強度に優れているが、破壊
靱性、亀裂伝播特性（抵抗）の観点からは好ましくな
く、接合欠陥５が存在する場合には、それを起点とする
破壊や亀裂進展が生じ易いという欠点がある。
中に組織の粗大化が生じないよう、β相の割合が50％を
越えない温度範囲で行われ、接合後の組織は、第２図
（ｂ）に示すように母材部、接合部４ともに接合前とほ
ぼ同等の微細な等軸粒組織となっている。この微細等軸
粒の組織は強度、延性、疲労強度に優れているが、破壊
靱性、亀裂伝播特性（抵抗）の観点からは好ましくな
く、接合欠陥５が存在する場合には、それを起点とする
破壊や亀裂進展が生じ易いという欠点がある。
本発明は上記技術水準に鑑み、接合部に破壊や亀裂進
展が生じないα＋β型チタン合金の拡散接合法を提供し
ようとするものである。
展が生じないα＋β型チタン合金の拡散接合法を提供し
ようとするものである。
破壊靱性、亀裂伝播特性を向上させるためには粗大粒
もしくは層状組織とするのが好ましく、このような組織
を形成させるためにはβ相の割合が50％を越える温度に
加熱、保持すればよい。従って接合温度を高めるか、あ
るいは接合後に高温での加熱保持を行えば粗大粒もしく
は層状組織を得ることが可能であるが、この場合には欠
陥の全く存在しない母材も含め、全てが粗大粒もしくは
層状組織となり、今度は部品全体の静強度、延性の低下
を招くことになる。
もしくは層状組織とするのが好ましく、このような組織
を形成させるためにはβ相の割合が50％を越える温度に
加熱、保持すればよい。従って接合温度を高めるか、あ
るいは接合後に高温での加熱保持を行えば粗大粒もしく
は層状組織を得ることが可能であるが、この場合には欠
陥の全く存在しない母材も含め、全てが粗大粒もしくは
層状組織となり、今度は部品全体の静強度、延性の低下
を招くことになる。
このことから、本発明者は欠陥の存在する接合界面の
近傍のみを接合温度を高めることなく粗大粒もしくは層
状組織として、接合部の近傍についてのみ材料組成的に
β相の割合を増加させればよいことに思い至った。
近傍のみを接合温度を高めることなく粗大粒もしくは層
状組織として、接合部の近傍についてのみ材料組成的に
β相の割合を増加させればよいことに思い至った。
本発明は上記の知見に基いて慣性されたものであっ
て、被接合材であるα＋β型チタン合金の接合面の間に
β相生成元素を含む材料を挟んで拡散接合し、接合温度
における接合界面近傍でのβ相の割合を増加させること
により、破壊靱性、亀裂伝播特性に優れる粗大粒や層状
組織を形成させて接合欠陥に対する損傷許容性を向上さ
せることを特徴とするα＋β型チタン合金の拡散接合法
である。
て、被接合材であるα＋β型チタン合金の接合面の間に
β相生成元素を含む材料を挟んで拡散接合し、接合温度
における接合界面近傍でのβ相の割合を増加させること
により、破壊靱性、亀裂伝播特性に優れる粗大粒や層状
組織を形成させて接合欠陥に対する損傷許容性を向上さ
せることを特徴とするα＋β型チタン合金の拡散接合法
である。
接合界面にβ相形成元素（例えばNi,Fe,Vなど）を含
有する材料を挟んで加熱、加圧すると接合温度において
β相形成元素が接合界面近傍の母相中へ拡散して、接合
面近傍におけるβ相の割合が増加する。
有する材料を挟んで加熱、加圧すると接合温度において
β相形成元素が接合界面近傍の母相中へ拡散して、接合
面近傍におけるβ相の割合が増加する。
これにより、接合温度での保持中に、接合面近傍だけ
が局所的に粗粒化あるいは層状組織化し、接合欠陥を起
点とする破壊や亀裂伝播が発生し難い組織となる。
が局所的に粗粒化あるいは層状組織化し、接合欠陥を起
点とする破壊や亀裂伝播が発生し難い組織となる。
以下、本発明の一実施例を第１図を参照しながら説明
する。
する。
代表的なα＋β型チタン合金であるTi−6Al−4V合金
は真空中（あるいは不活性ガス中）で900℃、0.3kgf/mm
2、２時間の条件で拡散接合される。この材料は900℃に
おけるβ相の割合いは約40％であることから、接合中の
結晶粒の成長は少い（組織変化の少い温度として900℃
という接合温度条件が設定されている）。このことか
ら、接合後の組織は前述の第２図（ｂ）に示すように母
材部、接合界面４部ともに微細な等軸粒となっており、
優れた静強度特性を有するが、微細等軸粒組織は破壊靱
性、亀裂伝播特性の観点からは好ましくなく、接合欠陥
５が存在する場合には、これを起点とする破壊や亀裂進
展が発生し易い。
は真空中（あるいは不活性ガス中）で900℃、0.3kgf/mm
2、２時間の条件で拡散接合される。この材料は900℃に
おけるβ相の割合いは約40％であることから、接合中の
結晶粒の成長は少い（組織変化の少い温度として900℃
という接合温度条件が設定されている）。このことか
ら、接合後の組織は前述の第２図（ｂ）に示すように母
材部、接合界面４部ともに微細な等軸粒となっており、
優れた静強度特性を有するが、微細等軸粒組織は破壊靱
性、亀裂伝播特性の観点からは好ましくなく、接合欠陥
５が存在する場合には、これを起点とする破壊や亀裂進
展が発生し易い。
このことから本発明実施例では、第１図（ａ）に示す
ように被接合材1,2の接合面３の一方にβ相形成元素で
あるNiを蒸着し、極めて薄いNi層６を介して拡散接合す
ることにより、第１図（ｂ）に示すように接合界面４近
傍だけを破壊靱性、亀裂伝播特性に優れる粗大粒もしく
は層状組織とした。
ように被接合材1,2の接合面３の一方にβ相形成元素で
あるNiを蒸着し、極めて薄いNi層６を介して拡散接合す
ることにより、第１図（ｂ）に示すように接合界面４近
傍だけを破壊靱性、亀裂伝播特性に優れる粗大粒もしく
は層状組織とした。
この実施例は、被接合部材の接合面に蒸着されたNiが
接合温度において母相中に拡散し、接合界面近傍でのβ
相の割合を増加させて粗大粒あるいは層状組織を形成し
たものであるが、蒸着物質はβ相形成元素（Fe,V等）で
あれば何でも適用可能であり、更にこれらの元素を含有
する合金（含アモルファス）でもよい。また蒸着に限ら
ずメッキ法や箔材を利用することも可能であり、これら
のフィラーメタルは接合温度において固相状態にあるも
のでも液相となるものでもかまわない。
接合温度において母相中に拡散し、接合界面近傍でのβ
相の割合を増加させて粗大粒あるいは層状組織を形成し
たものであるが、蒸着物質はβ相形成元素（Fe,V等）で
あれば何でも適用可能であり、更にこれらの元素を含有
する合金（含アモルファス）でもよい。また蒸着に限ら
ずメッキ法や箔材を利用することも可能であり、これら
のフィラーメタルは接合温度において固相状態にあるも
のでも液相となるものでもかまわない。
接合界面の近傍に形成された粗大粒や層状組織は、等
軸微細な組織に比較して破壊靱性、亀裂伝播特性に優れ
ていることから、接合欠陥を起点とする破壊や亀裂進展
は発生し難く、接合欠陥に対する損傷許容性が大幅に向
上する。
軸微細な組織に比較して破壊靱性、亀裂伝播特性に優れ
ていることから、接合欠陥を起点とする破壊や亀裂進展
は発生し難く、接合欠陥に対する損傷許容性が大幅に向
上する。
粗大な組織の材料は微細な組織に比較して強度が低下
する傾向にあるが、本発明における接合部界面近傍の粗
大粒は、βリッチな熱処理性のある材質となっているこ
とから、必要に応じて熱処理を行えば接合部の強度を母
相強度よりも高くすることが可能であり、この場合には
静的強度特性、動的強度特性ともに優れた接手とするこ
とができる。
する傾向にあるが、本発明における接合部界面近傍の粗
大粒は、βリッチな熱処理性のある材質となっているこ
とから、必要に応じて熱処理を行えば接合部の強度を母
相強度よりも高くすることが可能であり、この場合には
静的強度特性、動的強度特性ともに優れた接手とするこ
とができる。
第１図は本発明の一実施例の説明図で、（ａ）は接合
前、（ｂ）は接合後の組織の模式図を示し、第２図は従
来法による拡散接合法の説明図で、（ａ）は接合前、
（ｂ）は接合後の組織の模式図を示す。
前、（ｂ）は接合後の組織の模式図を示し、第２図は従
来法による拡散接合法の説明図で、（ａ）は接合前、
（ｂ）は接合後の組織の模式図を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】被接合材であるα＋β型チタン合金の接合
面の間にβ相生成元素を含む材料を挟んで拡散接合し、
接合温度における接合界面近傍でのβ相の割合いを増加
させることを特徴とするα＋β型チタン合金の拡散接合
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2214389A JP2691059B2 (ja) | 1990-08-15 | 1990-08-15 | α＋β型チタン合金の拡散接合法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2214389A JP2691059B2 (ja) | 1990-08-15 | 1990-08-15 | α＋β型チタン合金の拡散接合法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04100682A JPH04100682A (ja) | 1992-04-02 |
| JP2691059B2 true JP2691059B2 (ja) | 1997-12-17 |
Family
ID=16654982
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2214389A Expired - Lifetime JP2691059B2 (ja) | 1990-08-15 | 1990-08-15 | α＋β型チタン合金の拡散接合法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2691059B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB0906850D0 (en) * | 2009-04-22 | 2009-06-03 | Rolls Royce Plc | Method of manufacturing an aerofoil |
| FR2997644B1 (fr) * | 2012-11-08 | 2015-05-15 | Technicatome | Procede de soudage par diffusion |
-
1990
- 1990-08-15 JP JP2214389A patent/JP2691059B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04100682A (ja) | 1992-04-02 |
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