JP2716886B2 - Ｔｉ―Ａｌ系金属間化合物の製造方法 - Google Patents
Ｔｉ―Ａｌ系金属間化合物の製造方法Info
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Description
【産業上の利用分野】この発明は、Ｔｉ−Ａｌ系金属間
化合物の製造方法に関するものである。さらに詳しく
は、この発明は、通常の焼結技術で簡便かつ容易に緻密
なＴｉ−Ａｌ系金属間化合物を製造することのできる新
しいＴｉ−Ａｌ系金属間化合物の製造方法に関するもの
である。
化合物の製造方法に関するものである。さらに詳しく
は、この発明は、通常の焼結技術で簡便かつ容易に緻密
なＴｉ−Ａｌ系金属間化合物を製造することのできる新
しいＴｉ−Ａｌ系金属間化合物の製造方法に関するもの
である。
【従来の技術とその課題】従来より、Ｔｉ−Ａｌ系金属
間化合物については、一般的に、溶製法により製造して
きているが、金属や合金などに比べて展延性が劣るため
に、複雑形状部品や薄板などの製造には多くの問題があ
ることが指摘されている。そこで、このようなＴｉ−Ａ
ｌ金属間化合物の展延性についての欠点を改善し、その
加工性を向上すべく多くの研究がなされてきているが、
未だ充分な成果が得られていないのが実情である。一般
に、複雑形状部品や薄板などの製造には、焼結法が有利
であることが知られていることから、最近、焼結法によ
りこのＴｉ−Ａｌ系金属間化合物を製造することが試み
られている。この場合の原料粉としては、たとえばチタ
ン粉とアルミニウム粉の混合粉、またはＴｉＡｌ，Ｔｉ
3 Ａｌ等の金属間化合物粉が用いられている。しかしな
がら、これらの原料粉はいずれも難焼結性であるため、
複雑形状部品や薄板などを緻密な焼結材として容易に製
造することはほとんど不可能である。すなわち、混合粉
より金属間化合物ＴｉＡｌを製造する場合には、焼結過
程でアルミニウム粉が溶融すると、自己発熱による強い
燃焼反応が起こり、多量のガス発生とともに焼結材が膨
張して多孔質となる。一旦多孔質となった金属間化合物
を通常の焼結技術により緻密にすることはきわめて困難
である。また、Ｔｉ3Ａｌは燃焼反応を起こさないため
に膨張しないものの、アルミ粉溶融による膨張が避けら
れない。チタン粉自体は優れた焼結性を有し緻密になる
傾向を示すものの、この膨張により相殺され、ＴｉＡｌ
の場合と同様に緻密な焼結材を得ることは難しくなる。
さらに、２相金属間化合物ＴｉＡｌ／Ｔｉ3 Ａｌにおい
ては、ＴｉＡｌ側では燃焼反応による膨張が生じ、かつ
Ｔｉ3 Ａｌ側ではアルミニウム粉溶融による膨張が生じ
るため、上記したようなＴｉＡｌなどの場合と同様に緻
密な焼結材を作ることが困難となる。一方、金属間化合
物粉を用いてＴｉ−Ａｌ系金属間化合物を製造する場合
には、金属間化合物粉自体が難焼結性であるため、通常
の成形−焼結のみの工程により緻密で健全な焼結材を得
ることはきわめて困難である。これを改善し、健全な焼
結材とするためにはサブミクロンの微粉が望まれること
になるが、Ｔｉ−Ａｌ系の化合物粉は活性であり、微粒
化にともない酸素量が顕著に増加するとともに、このよ
うな微粉を直接大気に曝すと自己発熱により燃焼もしく
は爆発が生ずる危険性がある。また、この種の微粉は成
形性が劣ってもいるため、プレス成形する上で問題とな
る。以上のように、焼結法によるＴｉ−Ａｌ系金属化合
物の製造には、原料粉の成形性や焼結性などに問題があ
り、通常の焼結技術によっては緻密な焼結材を作ること
が不可能であるために、ＨＩＰ法、ホットプレス法、パ
ック鍛造法などの高温圧縮技術の応用が検討されてい
る。しかしながら、これらの方法では、工程が複雑とな
り、製品が高価になるのみならず、複雑形状部品や薄板
などの製品の量産が困難で、焼結法の特徴を充分に生か
すことができないという欠点がある。この発明は、以上
の通りの事情に鑑みてなされたものであり、従来法の欠
点を解消し、高温圧縮法を用いずに、通常の焼結技術に
より緻密な焼結材を簡便かつ容易に製造することのでき
る新しいＴｉ−Ａｌ系金属化合物の製造方法を提供する
ことを目的としている。
間化合物については、一般的に、溶製法により製造して
きているが、金属や合金などに比べて展延性が劣るため
に、複雑形状部品や薄板などの製造には多くの問題があ
ることが指摘されている。そこで、このようなＴｉ−Ａ
ｌ金属間化合物の展延性についての欠点を改善し、その
加工性を向上すべく多くの研究がなされてきているが、
未だ充分な成果が得られていないのが実情である。一般
に、複雑形状部品や薄板などの製造には、焼結法が有利
であることが知られていることから、最近、焼結法によ
りこのＴｉ−Ａｌ系金属間化合物を製造することが試み
られている。この場合の原料粉としては、たとえばチタ
ン粉とアルミニウム粉の混合粉、またはＴｉＡｌ，Ｔｉ
3 Ａｌ等の金属間化合物粉が用いられている。しかしな
がら、これらの原料粉はいずれも難焼結性であるため、
複雑形状部品や薄板などを緻密な焼結材として容易に製
造することはほとんど不可能である。すなわち、混合粉
より金属間化合物ＴｉＡｌを製造する場合には、焼結過
程でアルミニウム粉が溶融すると、自己発熱による強い
燃焼反応が起こり、多量のガス発生とともに焼結材が膨
張して多孔質となる。一旦多孔質となった金属間化合物
を通常の焼結技術により緻密にすることはきわめて困難
である。また、Ｔｉ3Ａｌは燃焼反応を起こさないため
に膨張しないものの、アルミ粉溶融による膨張が避けら
れない。チタン粉自体は優れた焼結性を有し緻密になる
傾向を示すものの、この膨張により相殺され、ＴｉＡｌ
の場合と同様に緻密な焼結材を得ることは難しくなる。
さらに、２相金属間化合物ＴｉＡｌ／Ｔｉ3 Ａｌにおい
ては、ＴｉＡｌ側では燃焼反応による膨張が生じ、かつ
Ｔｉ3 Ａｌ側ではアルミニウム粉溶融による膨張が生じ
るため、上記したようなＴｉＡｌなどの場合と同様に緻
密な焼結材を作ることが困難となる。一方、金属間化合
物粉を用いてＴｉ−Ａｌ系金属間化合物を製造する場合
には、金属間化合物粉自体が難焼結性であるため、通常
の成形−焼結のみの工程により緻密で健全な焼結材を得
ることはきわめて困難である。これを改善し、健全な焼
結材とするためにはサブミクロンの微粉が望まれること
になるが、Ｔｉ−Ａｌ系の化合物粉は活性であり、微粒
化にともない酸素量が顕著に増加するとともに、このよ
うな微粉を直接大気に曝すと自己発熱により燃焼もしく
は爆発が生ずる危険性がある。また、この種の微粉は成
形性が劣ってもいるため、プレス成形する上で問題とな
る。以上のように、焼結法によるＴｉ−Ａｌ系金属化合
物の製造には、原料粉の成形性や焼結性などに問題があ
り、通常の焼結技術によっては緻密な焼結材を作ること
が不可能であるために、ＨＩＰ法、ホットプレス法、パ
ック鍛造法などの高温圧縮技術の応用が検討されてい
る。しかしながら、これらの方法では、工程が複雑とな
り、製品が高価になるのみならず、複雑形状部品や薄板
などの製品の量産が困難で、焼結法の特徴を充分に生か
すことができないという欠点がある。この発明は、以上
の通りの事情に鑑みてなされたものであり、従来法の欠
点を解消し、高温圧縮法を用いずに、通常の焼結技術に
より緻密な焼結材を簡便かつ容易に製造することのでき
る新しいＴｉ−Ａｌ系金属化合物の製造方法を提供する
ことを目的としている。
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するものとして、金属間化合物ＴｉＡｌまたはＴ
ｉ3 Ａｌ，あるいはこれらの２相金属間化合物ＴｉＡｌ
／Ｔｉ3 Ａｌの製造に際し、チタン粉または水素化チタ
ン粉と、チタンを３０〜７０質量％含有するアルミニウ
ム母合金粉とを、各々、所定の金属間化合物組成となる
ように混合し、成形した後に焼結することを特徴とする
Ｔｉ−Ａｌ系金属間化合物の製造方法を提供する。この
発明の方法において、チタンを３０〜７０質量％含有す
るアルミニウム母合金粉を用いるのは、混合により緻密
な焼結材が得られることと、この組成のものは脆く粉末
を作りやすいなどの利点があるためである。チタンが３
０％の場合には、金属間化合物ＴｉＡｌ3 とアルミニウ
ムの２相組織となるが、これより少ないと延性に富むア
ルミニウムの増加により急激に粉末を作りにくくなり、
しかもこのような組成のものを粉末にしようとすると酸
素量が急増し、原料粉末として不適当なものとなる。ま
た、３０％より少ないと、アルミニウムが原子比で８０
％を超えるために、ＴｉＡｌやＴｉＡｌ／Ｔｉ3 Ａｌの
焼結においては、強い燃焼反応が生じて密度が低下す
る。したがって、チタン量は３０質量％以上とする。一
方、チタンが７０％より多い組成では、延性に富むＴｉ
3 Ａｌの増加により粉末を作りにくくなる。しかもこの
場合には、混合するチタン粉または水素化チタン粉の量
が少なくなり、混合粉の成形性が低下してしまう。した
がって、アルミニウム母合金粉中のチタン量は７０質量
％以下であることが望ましい。また、この発明の方法に
おいては、原料粉の一つとして水素化チタンを用いるこ
とができることも特徴の一つである。焼結材の密度を真
密度の９５％以上とするには、使用するチタン粉の粒度
調整が必要となる場合が多い。このような粒度調整は、
チタン粉のミリング等によって行うこともできるが、チ
タン粉より脆い水素化チタンまたは水素化チタン粉のミ
リングの方が有利であり、チタン粉の粒度調整が容易と
なる。一方、水素化チタン粉を混合した原料混合粉につ
いては、脱水素処理が必要となる。この処理は成形前の
混合粉または成形後の成形体について行うことができ
る。より優れた成形性が要求される場合には、成形前の
混合粉について処理することが望ましい。またこの発明
の方法においては、原料粉末を混合する際に、必要に応
じてワックス、樹脂等の潤滑剤あるいは結合剤を添加・
混合することができる。この場合、焼結に先立ちこれら
を除去することが好ましい。また、機械的性質、耐酸化
性および耐食性を改善するために、アルミニウム母合金
粉にはその３０質量％以内でたとえばマンガン、リン、
炭素、クロム、モリブデン、タングステン、バナジウ
ム、ジルコニウム、ハフニウム、イットリウム、希土類
元素を添加することも有効である。これらの、添加元素
の内、マンガン、リン、バナジウム、ニオブ、クロムお
よびモリブデンは金属間化合物の延性を向上させる作用
がある。また、炭素、ジルコニウム、バナジウム、ニオ
ブ、クロム、モリブデン、タングステン、ハフニウム、
イットリウムおよび希土類元素には、強度を向上させる
作用がある。リン、イットリウムおよび希土類元素は、
耐酸化性の向上に有効である。焼結は、真空または不活
性ガス雰囲気中で行うことができる。焼結温度は金属間
化合物によっても異なるが、たとえば1200〜1500℃程度
が緻密な焼結材を得るのに適した温度として例示され
る。さらにこの発明の方法においては、焼結した後の焼
結材を常温または高温で圧縮処理することを好ましい態
様として包含してもいる。この焼結後の圧縮処理により
焼結後にも残留する空隙が除去され、より緻密で強靭な
焼結材の製造が可能となる。たとえば複雑形状部品を製
造する場合には、その密度が真密度の９５％以上のもの
については、キャンニングすることなくたとえばＨＩ
Ｐ，擬ＨＩＰ法などで圧縮処理することができ、薄板の
場合には圧延、鍛造などで行うことができる。
を解決するものとして、金属間化合物ＴｉＡｌまたはＴ
ｉ3 Ａｌ，あるいはこれらの２相金属間化合物ＴｉＡｌ
／Ｔｉ3 Ａｌの製造に際し、チタン粉または水素化チタ
ン粉と、チタンを３０〜７０質量％含有するアルミニウ
ム母合金粉とを、各々、所定の金属間化合物組成となる
ように混合し、成形した後に焼結することを特徴とする
Ｔｉ−Ａｌ系金属間化合物の製造方法を提供する。この
発明の方法において、チタンを３０〜７０質量％含有す
るアルミニウム母合金粉を用いるのは、混合により緻密
な焼結材が得られることと、この組成のものは脆く粉末
を作りやすいなどの利点があるためである。チタンが３
０％の場合には、金属間化合物ＴｉＡｌ3 とアルミニウ
ムの２相組織となるが、これより少ないと延性に富むア
ルミニウムの増加により急激に粉末を作りにくくなり、
しかもこのような組成のものを粉末にしようとすると酸
素量が急増し、原料粉末として不適当なものとなる。ま
た、３０％より少ないと、アルミニウムが原子比で８０
％を超えるために、ＴｉＡｌやＴｉＡｌ／Ｔｉ3 Ａｌの
焼結においては、強い燃焼反応が生じて密度が低下す
る。したがって、チタン量は３０質量％以上とする。一
方、チタンが７０％より多い組成では、延性に富むＴｉ
3 Ａｌの増加により粉末を作りにくくなる。しかもこの
場合には、混合するチタン粉または水素化チタン粉の量
が少なくなり、混合粉の成形性が低下してしまう。した
がって、アルミニウム母合金粉中のチタン量は７０質量
％以下であることが望ましい。また、この発明の方法に
おいては、原料粉の一つとして水素化チタンを用いるこ
とができることも特徴の一つである。焼結材の密度を真
密度の９５％以上とするには、使用するチタン粉の粒度
調整が必要となる場合が多い。このような粒度調整は、
チタン粉のミリング等によって行うこともできるが、チ
タン粉より脆い水素化チタンまたは水素化チタン粉のミ
リングの方が有利であり、チタン粉の粒度調整が容易と
なる。一方、水素化チタン粉を混合した原料混合粉につ
いては、脱水素処理が必要となる。この処理は成形前の
混合粉または成形後の成形体について行うことができ
る。より優れた成形性が要求される場合には、成形前の
混合粉について処理することが望ましい。またこの発明
の方法においては、原料粉末を混合する際に、必要に応
じてワックス、樹脂等の潤滑剤あるいは結合剤を添加・
混合することができる。この場合、焼結に先立ちこれら
を除去することが好ましい。また、機械的性質、耐酸化
性および耐食性を改善するために、アルミニウム母合金
粉にはその３０質量％以内でたとえばマンガン、リン、
炭素、クロム、モリブデン、タングステン、バナジウ
ム、ジルコニウム、ハフニウム、イットリウム、希土類
元素を添加することも有効である。これらの、添加元素
の内、マンガン、リン、バナジウム、ニオブ、クロムお
よびモリブデンは金属間化合物の延性を向上させる作用
がある。また、炭素、ジルコニウム、バナジウム、ニオ
ブ、クロム、モリブデン、タングステン、ハフニウム、
イットリウムおよび希土類元素には、強度を向上させる
作用がある。リン、イットリウムおよび希土類元素は、
耐酸化性の向上に有効である。焼結は、真空または不活
性ガス雰囲気中で行うことができる。焼結温度は金属間
化合物によっても異なるが、たとえば1200〜1500℃程度
が緻密な焼結材を得るのに適した温度として例示され
る。さらにこの発明の方法においては、焼結した後の焼
結材を常温または高温で圧縮処理することを好ましい態
様として包含してもいる。この焼結後の圧縮処理により
焼結後にも残留する空隙が除去され、より緻密で強靭な
焼結材の製造が可能となる。たとえば複雑形状部品を製
造する場合には、その密度が真密度の９５％以上のもの
については、キャンニングすることなくたとえばＨＩ
Ｐ，擬ＨＩＰ法などで圧縮処理することができ、薄板の
場合には圧延、鍛造などで行うことができる。
【実施例】以下、実施例を示し、この発明のＴｉ−Ａｌ
系金属間化合物の製造方法についてさらに詳しく説明す
る。実施例１〜２ 表１に示した試料No.1チタン粉41.2％に、表２に示した
試料No.1のアルミニウム母合金粉を58.8％添加したもの
（実施例１）と、表１に示した試料No.2の水素化チタン
粉42.8％に、表２に示した試料No.1のアルミニウム母合
金粉を58.8％添加したもの（実施例２）を、各々、ボー
ルミルで１時間混合し、チタンを63.3質量％含有するＴ
ｉＡｌ組成の混合粉を調製した。この混合粉を３トン／
cm2 で成形し、実施例１では真空中で脱水素後、真空中
1370℃で１時間焼結した。焼結材の組織はいずれも金属
間化合物ＴｉＡｌの単相であった。
系金属間化合物の製造方法についてさらに詳しく説明す
る。実施例１〜２ 表１に示した試料No.1チタン粉41.2％に、表２に示した
試料No.1のアルミニウム母合金粉を58.8％添加したもの
（実施例１）と、表１に示した試料No.2の水素化チタン
粉42.8％に、表２に示した試料No.1のアルミニウム母合
金粉を58.8％添加したもの（実施例２）を、各々、ボー
ルミルで１時間混合し、チタンを63.3質量％含有するＴ
ｉＡｌ組成の混合粉を調製した。この混合粉を３トン／
cm2 で成形し、実施例１では真空中で脱水素後、真空中
1370℃で１時間焼結した。焼結材の組織はいずれも金属
間化合物ＴｉＡｌの単相であった。
【表１】
【表２】 焼結前後の密度物性は、各々、図１の値（１）（実施例
１）および値（１′）（実施例２）に示した通りであっ
た。後述する比較例１〜２との対比からも明らかなよう
に、この発明の方法により緻密なＴｉＡｌ金属間化合物
を製造することが可能であることが確認された。焼結材
の密度物性は、図１に示したように、この発明の方法に
よる焼結密度は真密度の９６％以上にも達するのに対
し、従来法では高々８７％であった。比較例１〜２ 表１の試料No.2の水素化チタン粉65.7％に表１の試料N
o.3のアルミニウム粉を36.7％添加し、実施例２とほぼ
同様な組成と粒度を有する混合粉を調製した後、実施例
２と同様に、順次、成形、脱水素および焼結を行った。
得られた焼結材の組織は実施例１および２と同様であっ
た（比較例１）。また、次の表３に示した試料No.1の実
施例１とほぼ同様な組成のＴｉＡｌ金属間化合物粉を同
様にして成形、焼結した。この焼結材の組織も実施例１
および２と同様であった（比較例２）。
１）および値（１′）（実施例２）に示した通りであっ
た。後述する比較例１〜２との対比からも明らかなよう
に、この発明の方法により緻密なＴｉＡｌ金属間化合物
を製造することが可能であることが確認された。焼結材
の密度物性は、図１に示したように、この発明の方法に
よる焼結密度は真密度の９６％以上にも達するのに対
し、従来法では高々８７％であった。比較例１〜２ 表１の試料No.2の水素化チタン粉65.7％に表１の試料N
o.3のアルミニウム粉を36.7％添加し、実施例２とほぼ
同様な組成と粒度を有する混合粉を調製した後、実施例
２と同様に、順次、成形、脱水素および焼結を行った。
得られた焼結材の組織は実施例１および２と同様であっ
た（比較例１）。また、次の表３に示した試料No.1の実
施例１とほぼ同様な組成のＴｉＡｌ金属間化合物粉を同
様にして成形、焼結した。この焼結材の組織も実施例１
および２と同様であった（比較例２）。
【表３】 これらの焼結材の焼結前後の密度物性は、各々、図１の
値（２）（比較例１）および値（３）（比較例２）の通
りであった。緻密なＴｉＡｌ金属間化合物は得られず、
この図１からも明らかなようにこれらの焼結材の密度は
低かった。実施例３〜４ 前記表１の試料No.2の水素化チタン粉75.4％に表２の試
料No.1のアルミニウム母合金粉を27.4％添加したもの
（実施例３）と、表１の試料No.2の水素化チタン粉55.2
％に表２の試料No.2のアルミニウム母合金粉を46.8％添
加したもの（実施例４）を、各々、ボールミルで１時間
混合し、チタンを82.9質量％含有するＴｉ3 Ａｌ組成の
混合粉を調製した。この混合粉を３トン／cm2 で成形
し、真空中で脱水素後、真空中1370℃で１時間焼結し
た。焼結材の組織はいずれも金属間化合物Ｔｉ3 Ａｌと
少量のＴｉ相との混合組織であった。焼結前後の密度物
性は、各々、図２の値（１）と値（１′）に示した通り
であった。後述する比較例３〜４との対比からも明らか
なように、この発明の方法により緻密なＴｉＡｌ金属間
化合物を製造することが可能であることが図２より確認
される。比較例３〜４ 表１の試料No.2の水素化チタン粉86.1％に表１の試料N
o.3のアルミニウム粉を17.1％添加し、実施例３とほぼ
同様な組成と同様な粒度を有する混合粉を調製した後、
実施例３と同様に、順次、成形、脱水素および焼結を行
った。焼結材の組織は実施例３と同様であった（比較例
３）。一方、表３に示した試料No.2の実施例３とほぼ同
様な組成のＴｉ3 Ａｌ金属間化合物粉を同様な手順で成
形、焼結した。この焼結材の組織も実施例３と同様であ
った（比較例４）。これらの焼結前後の密度物性は、各
々、図２の値（２）（比較例３）および値（３）（比較
例４）の通りであった。しかしながら、緻密なＴｉ3 Ａ
ｌ金属間化合物は得られなかった。実施例５ 表１の試料No.2の水素化チタン粉54.4％に表２の試料N
o.1のアルミニウム母合金粉47.6％を添加し、ボールミ
ルで１時間混合した後、チタンを70.3質量％含有するＴ
ｉＡｌ／Ｔｉ3 Ａｌ組成の混合粉を調製した。この混合
粉を３トン／cm2成形し、真空中で脱水素後、真空中137
0℃で１時間焼結した。焼結材の組織はＴｉＡｌとＴｉ
3 Ａｌの混合組織であった。焼結前後密度の物性は図３
の値（１）に示した通りであった。後述する比較例５〜
６との対比からも明らかなように、この発明の方法によ
り緻密なＴｉＡｌ金属間化合物を製造することが可能で
あることが図３より確認される。比較例５〜６ 表１の試料No.2の水素化チタン粉73.0％に表１の試料N
o.3のアルミニウム粉29.7％添加し、実施例５とほぼ同
様な組成と粒度を有する混合粉を調製した後、実施例５
と同様に、順次、成形、脱水素および焼結を行った。焼
結材の組織は実施例５と同様であった（比較例５）。一
方、表３に示した試料No.3の実施例５とほぼ同様な組成
のＴｉＡｌ／Ｔｉ3Ａｌ金属間化合物粉を同様な手順で
成形、焼結した。焼結材の組織は実施例５と同様であっ
た（比較例６）。これらの密度物性は、各々、図３の値
（２）（比較例５）および値（３）（比較例６）の通り
であった。緻密なＴｉＡｌ／Ｔｉ3 Ａｌ金属間化合物は
得られなかった。実施例６ 実施例１で焼結した図１の値（１）および値（１′）に
示される焼結材について、キャンニングすることなくア
ルゴン雰囲気中、1350℃，100ＭＰａ，１時間の条件で
熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）処理を行った。ＨＩＰ処理
後の密度物性は、各々、図４の値（１）および値
（１′）に示した通りであった。後述する比較例７〜８
との対比からも明らかなように、焼結−圧縮材の密度物
性は、この発明の方法による金属間化合物の場合にはほ
ぼ100％になるのに対し、従来法では９２％以下となっ
た。緻密な焼結材を製造するのには、この発明の方法が
格段に優れていることが確認される。比較例７〜８ 実施例１で焼結した図１の値（２）および値（３）に示
される焼結材について、実施例６と同様のＨＩＰ処理を
行った。ＨＩＰ処理後の密度物性は、各々、図４の値
（２）（比較例７）および値（３）（比較例８）に示し
た通りであった。これらの密度は、この発明の方法によ
り製造された金属間化合物より著しく低かった。 もち
ろんこの発明は、以上の例によって限定されるものでは
ない。組成比や、潤滑剤、結合剤および添加元素の種類
や添加量等の細部については様々な態様が可能であるこ
とはいうまでもない。
値（２）（比較例１）および値（３）（比較例２）の通
りであった。緻密なＴｉＡｌ金属間化合物は得られず、
この図１からも明らかなようにこれらの焼結材の密度は
低かった。実施例３〜４ 前記表１の試料No.2の水素化チタン粉75.4％に表２の試
料No.1のアルミニウム母合金粉を27.4％添加したもの
（実施例３）と、表１の試料No.2の水素化チタン粉55.2
％に表２の試料No.2のアルミニウム母合金粉を46.8％添
加したもの（実施例４）を、各々、ボールミルで１時間
混合し、チタンを82.9質量％含有するＴｉ3 Ａｌ組成の
混合粉を調製した。この混合粉を３トン／cm2 で成形
し、真空中で脱水素後、真空中1370℃で１時間焼結し
た。焼結材の組織はいずれも金属間化合物Ｔｉ3 Ａｌと
少量のＴｉ相との混合組織であった。焼結前後の密度物
性は、各々、図２の値（１）と値（１′）に示した通り
であった。後述する比較例３〜４との対比からも明らか
なように、この発明の方法により緻密なＴｉＡｌ金属間
化合物を製造することが可能であることが図２より確認
される。比較例３〜４ 表１の試料No.2の水素化チタン粉86.1％に表１の試料N
o.3のアルミニウム粉を17.1％添加し、実施例３とほぼ
同様な組成と同様な粒度を有する混合粉を調製した後、
実施例３と同様に、順次、成形、脱水素および焼結を行
った。焼結材の組織は実施例３と同様であった（比較例
３）。一方、表３に示した試料No.2の実施例３とほぼ同
様な組成のＴｉ3 Ａｌ金属間化合物粉を同様な手順で成
形、焼結した。この焼結材の組織も実施例３と同様であ
った（比較例４）。これらの焼結前後の密度物性は、各
々、図２の値（２）（比較例３）および値（３）（比較
例４）の通りであった。しかしながら、緻密なＴｉ3 Ａ
ｌ金属間化合物は得られなかった。実施例５ 表１の試料No.2の水素化チタン粉54.4％に表２の試料N
o.1のアルミニウム母合金粉47.6％を添加し、ボールミ
ルで１時間混合した後、チタンを70.3質量％含有するＴ
ｉＡｌ／Ｔｉ3 Ａｌ組成の混合粉を調製した。この混合
粉を３トン／cm2成形し、真空中で脱水素後、真空中137
0℃で１時間焼結した。焼結材の組織はＴｉＡｌとＴｉ
3 Ａｌの混合組織であった。焼結前後密度の物性は図３
の値（１）に示した通りであった。後述する比較例５〜
６との対比からも明らかなように、この発明の方法によ
り緻密なＴｉＡｌ金属間化合物を製造することが可能で
あることが図３より確認される。比較例５〜６ 表１の試料No.2の水素化チタン粉73.0％に表１の試料N
o.3のアルミニウム粉29.7％添加し、実施例５とほぼ同
様な組成と粒度を有する混合粉を調製した後、実施例５
と同様に、順次、成形、脱水素および焼結を行った。焼
結材の組織は実施例５と同様であった（比較例５）。一
方、表３に示した試料No.3の実施例５とほぼ同様な組成
のＴｉＡｌ／Ｔｉ3Ａｌ金属間化合物粉を同様な手順で
成形、焼結した。焼結材の組織は実施例５と同様であっ
た（比較例６）。これらの密度物性は、各々、図３の値
（２）（比較例５）および値（３）（比較例６）の通り
であった。緻密なＴｉＡｌ／Ｔｉ3 Ａｌ金属間化合物は
得られなかった。実施例６ 実施例１で焼結した図１の値（１）および値（１′）に
示される焼結材について、キャンニングすることなくア
ルゴン雰囲気中、1350℃，100ＭＰａ，１時間の条件で
熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）処理を行った。ＨＩＰ処理
後の密度物性は、各々、図４の値（１）および値
（１′）に示した通りであった。後述する比較例７〜８
との対比からも明らかなように、焼結−圧縮材の密度物
性は、この発明の方法による金属間化合物の場合にはほ
ぼ100％になるのに対し、従来法では９２％以下となっ
た。緻密な焼結材を製造するのには、この発明の方法が
格段に優れていることが確認される。比較例７〜８ 実施例１で焼結した図１の値（２）および値（３）に示
される焼結材について、実施例６と同様のＨＩＰ処理を
行った。ＨＩＰ処理後の密度物性は、各々、図４の値
（２）（比較例７）および値（３）（比較例８）に示し
た通りであった。これらの密度は、この発明の方法によ
り製造された金属間化合物より著しく低かった。 もち
ろんこの発明は、以上の例によって限定されるものでは
ない。組成比や、潤滑剤、結合剤および添加元素の種類
や添加量等の細部については様々な態様が可能であるこ
とはいうまでもない。
【発明の効果】以上詳しく説明した通り、この発明によ
って、通常の焼結技術により密度が真密度の９５％以上
の焼結材を簡便かつ容易に製造することができる。高性
能な複雑形状部品や薄板などの製品の量産も可能とな
る。また、たとえばチタンを３５〜４０質量％有するア
ルミ母合金粉を原料粉として用いた場合には、1340℃よ
りも高温で液相焼結することができ、短時間焼結での緻
密な焼結材の製造が可能となる。さらには、チタン粉ま
たは水素化チタン粉の混合により、混合粉の成形性など
が改善される。水素化チタン粉はチタン粉に比べて安価
であるため、水素化チタン粉の使用により原料粉を安価
とすることも可能となる。
って、通常の焼結技術により密度が真密度の９５％以上
の焼結材を簡便かつ容易に製造することができる。高性
能な複雑形状部品や薄板などの製品の量産も可能とな
る。また、たとえばチタンを３５〜４０質量％有するア
ルミ母合金粉を原料粉として用いた場合には、1340℃よ
りも高温で液相焼結することができ、短時間焼結での緻
密な焼結材の製造が可能となる。さらには、チタン粉ま
たは水素化チタン粉の混合により、混合粉の成形性など
が改善される。水素化チタン粉はチタン粉に比べて安価
であるため、水素化チタン粉の使用により原料粉を安価
とすることも可能となる。
【図１】金属間化合物ＴｉＡｌについての焼結前後の密
度をこの発明の方法と従来法とで比較した密度表示図で
ある。
度をこの発明の方法と従来法とで比較した密度表示図で
ある。
【図２】金属間化合物Ｔｉ3 Ａｌについての焼結前後の
密度をこの発明の方法と従来法とで比較した密度表示図
である。
密度をこの発明の方法と従来法とで比較した密度表示図
である。
【図３】２相間化合物ＴｉＡｌ／Ｔｉ3 Ａｌについての
焼結前後の密度をこの発明の方法と従来法とで比較した
密度表示図である。
焼結前後の密度をこの発明の方法と従来法とで比較した
密度表示図である。
【図４】金属間化合物ＴｉＡｌについて、熱間静水圧プ
レス（ＨＩＰ）処理前後の密度をこの発明の方法と従来
法とで比較した密度表示図である。
レス（ＨＩＰ）処理前後の密度をこの発明の方法と従来
法とで比較した密度表示図である。
Claims (3)
- 【請求項１】 金属間化合物ＴｉＡｌまたはＴｉ3 Ａ
ｌ，あるいはこれらの２相金属間化合物ＴｉＡｌ／Ｔｉ
3 Ａｌの製造に際し、チタン粉または水素化チタン粉
と、チタンを３０〜７０質量％含有するアルミニウム母
合金粉とを、各々、所定の金属間化合物組成となるよう
に混合し、成形した後に焼結することを特徴とするＴｉ
−Ａｌ系金属間化合物の製造方法。 - 【請求項２】 成形前または成形後に必要に応じて脱水
素処理する請求項１の製造方法。 - 【請求項３】 焼結後に焼結材を常温または高温で圧縮
する請求項１または２の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3174698A JP2716886B2 (ja) | 1991-06-20 | 1991-06-20 | Ｔｉ―Ａｌ系金属間化合物の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3174698A JP2716886B2 (ja) | 1991-06-20 | 1991-06-20 | Ｔｉ―Ａｌ系金属間化合物の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH073355A JPH073355A (ja) | 1995-01-06 |
| JP2716886B2 true JP2716886B2 (ja) | 1998-02-18 |
Family
ID=15983107
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3174698A Expired - Lifetime JP2716886B2 (ja) | 1991-06-20 | 1991-06-20 | Ｔｉ―Ａｌ系金属間化合物の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2716886B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012036489A (ja) * | 2010-08-11 | 2012-02-23 | Toda Kogyo Corp | 金属ナノ粒子粉末の製造方法及び金属ナノ粒子粉末 |
| CN114990371B (zh) * | 2022-05-06 | 2023-03-31 | 北京科技大学 | 细晶钛铝合金及其采用粉末冶金快速氢化制备的方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01301801A (ja) * | 1988-05-31 | 1989-12-06 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | Ｔｉ−Ａｌ系金属間化合物粉末の製造方法 |
-
1991
- 1991-06-20 JP JP3174698A patent/JP2716886B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH073355A (ja) | 1995-01-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |