JP2737487B2 - Method for producing titanium alloy for high-density powder sintering - Google Patents

Method for producing titanium alloy for high-density powder sintering

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JP2737487B2
JP2737487B2 JP3308704A JP30870491A JP2737487B2 JP 2737487 B2 JP2737487 B2 JP 2737487B2 JP 3308704 A JP3308704 A JP 3308704A JP 30870491 A JP30870491 A JP 30870491A JP 2737487 B2 JP2737487 B2 JP 2737487B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、機械的特性に優れた
高密度粉末焼結用チタン合金の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a titanium alloy for high-density powder sintering having excellent mechanical properties.

【0002】[0002]

【従来技術及び発明が解決するための手段】チタン合金
は軽量かつ高強度であり、しかも耐食性に優れているた
め産業部品から民生部品まで幅広い応用が期待されてい
る。特に、このような性質を生かして自動車部品に適用
することが検討されている。しかし、溶製材から機械加
工あるいは冷間加工によって製造する方法では、機械的
性質の優れたものが得られるものの、チタンは難加工性
材料であるため加工が難しく、コストが高いという欠点
がある。このような欠点を回避するため、チタン合金の
素粉末を混合し、所定の形状に成形した後、真空焼成し
て焼結体を得る粉末冶金技術の適用が試みられている。
しかしながら、粉末冶金技術を用いた場合、製品に空孔
が残留するため、製品の機械的性質、特に延性及び疲労
強度が溶製材に比べて低いという問題がある。
2. Description of the Related Art Titanium alloys are lightweight, have high strength, and are excellent in corrosion resistance, so that they are expected to be widely applied to industrial parts and consumer parts. In particular, it is being studied to apply such properties to automotive parts. However, in the method of manufacturing from ingot material by machining or cold working, although excellent in mechanical properties can be obtained, titanium is a difficult-to-work material, so there is a drawback that working is difficult and cost is high. In order to avoid such a drawback, application of powder metallurgy technology in which a titanium alloy raw powder is mixed, formed into a predetermined shape, and then fired in a vacuum to obtain a sintered body has been attempted.
However, when the powder metallurgy technique is used, there is a problem that the mechanical properties of the product, particularly ductility and fatigue strength, are lower than that of the ingot material, because pores remain in the product.

【0003】空孔を消滅させて焼結後の密度を上げるた
めに、焼結後にHIP(熱間静水圧プレス)処理を行う
ことが試みられている(J.E.Smugeresky et al.Powder
Metallugy ,1981 及び萩原ら,鉄と鋼,1986(又
は特公平1−29864)など)。HIP処理を行えば
確かに密度が上昇し、溶製・鍛造材の特性とほぼ同じ粉
末焼結材が得られ、特に延性(伸び、絞り)が向上する
が、製造単価が極めて高くなってしまう。
[0003] In order to eliminate pores and increase the density after sintering, it has been attempted to perform HIP (hot isostatic pressing) after sintering (JESmugeresky et al. Powder).
Metallugy, 1981 and Hagiwara et al., Iron and Steel, 1986 (or Japanese Patent Publication No. 1-29864). If the HIP process is performed, the density certainly increases, and a powder sintered material having almost the same characteristics as the melted and forged material can be obtained. In particular, the ductility (elongation and drawing) is improved, but the manufacturing unit price becomes extremely high. .

【0004】他の方法としては液相が出現する温度で焼
結を行うものがある(松山芳治 他著 「総説粉末冶金
学」昭和47年、日刊工業新聞社刊、110ページおよ
び143〜151ページ)。これは、部分的に液相を出
現させ、液相により空隙を充填しようとするものであ
る。しかしこの方法においては、部分的に液相になった
部分が凝固して生じた異相が一般的に脆く、その結果得
られた製品も脆いという欠点を有している。すなわち、
密度は高くできるものの機械的特性が悪くなってしま
う。また、焼結温度と機械的性質との関係が微妙であ
り、わずかの温度変化で特性が大きく変化するという欠
点もある。
As another method, there is a method in which sintering is carried out at a temperature at which a liquid phase appears (Yoshiharu Matsuyama et al.
Gakkai, Showa 47, Nikkan Kogyo Shimbun, 110 pages and
143-151) . This is to cause a liquid phase to partially appear and fill the voids with the liquid phase. However, this method has the disadvantage that the heterogeneous phase formed by solidification of the partially liquid phase is generally brittle, and the resulting product is also brittle. That is,
Although the density can be increased, the mechanical properties are deteriorated. In addition, there is a disadvantage that the relationship between the sintering temperature and the mechanical properties is delicate, and the properties change greatly with a slight temperature change.

【0005】さらに、粉末冶金技術により粉末焼結チタ
ン合金を製造する場合にはには、製品に空孔が残留する
という問題の他に、焼結工程を経るため生産性が低いと
いう問題がある。すなわち、Tiは高融点金属であるか
ら焼結のための温度が高く、時間も長い。従って、低温
短時間焼結が可能なことが望まれているが、上記2つの
方法ではこのことを達成することができない。特に、後
者の方法の場合には液相が生じる高温での焼成を行うた
め、このような要求を満足することは本質的に不可能で
ある。このように、緻密で空孔が少ない粉末焼結体を安
価にかつ生産性良く得る技術は未だ確立されていない。
この発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、
安価にかつ生産性良く高密度化できる高密度粉末焼結チ
タン合金の製造方法を提供することを目的とする。
Further, in the case of manufacturing a powdered sintered titanium alloy by powder metallurgy, there is a problem that the productivity is low due to the sintering step, in addition to the problem that pores remain in the product. . That is, since Ti is a high melting point metal, the temperature for sintering is high and the time is long. Therefore, it is desired that sintering at a low temperature and a short time be possible, but this cannot be achieved by the above two methods. In particular, in the case of the latter method, since firing is performed at a high temperature at which a liquid phase is generated, it is essentially impossible to satisfy such requirements. As described above, a technique for obtaining a dense and small-sized powdery sintered body at low cost and high productivity has not yet been established.
The present invention has been made in view of such circumstances,
It is an object of the present invention to provide a method for producing a high-density powder sintered titanium alloy which can be inexpensively and highly productively densified.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段及び作用】この発明は、上
記課題を解決するために、Fe、Ni、及びCoからな
る群から選択される1種又は2種以上の元素を含有し、
かつこれらの含有量が、 0.5≦0.5Fe+Ni+0.6Co≦4(重量%) の条件を満足し、残部がTi及び不可避的不純物からな
る高密度粉末焼結用チタン合金を、1200℃未満の焼
結温度、193分以下の焼結時間で焼結して99.5%
以上の密度とすることを特徴とする高密度粉末焼結用チ
タン合金の製造方法を提供する。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present invention comprises one or more elements selected from the group consisting of Fe, Ni, and Co;
And the content of these, the 0.5 ≦ 0.5Fe + Ni + 0.6Co ≦ 4 satisfies the condition of (% by weight), high density powder sintering for titanium alloy balance of Ti and unavoidable impurities, less than 1200 ° C. Baked
99.5% by sintering with sintering time of 193 minutes or less
A method for producing a titanium alloy for high-density powder sintering, characterized by having the above density is provided.

【0007】また、この組成に、重量%で、10%以下
のAl、20%以下のMo、15%以下のNb、15%
以下のTa、25%以下のV、10%以下のAg、5%
以下のB、5%以下のBe、15%以下のCr、5%以
下のCu、15%以下のMn、5%以下のPb、5%以
下のPd、5%以下のSi、10%以下のW、15%以
下のSn、10%以下のZr、及び1%以下のOから選
択される1種又は2種以上を、2種以上の場合には合計
で30%以下の範囲で、さらに含有していてもよい。
[0007] Also, in this composition, 10% or less of Al, 20% or less of Mo, 15% or less of Nb, 15%
Ta below, V below 25%, Ag below 10%, 5%
B below, 5% or less Be, 15% or less Cr, 5% or less Cu, 15% or less Mn, 5% or less Pb, 5% or less Pd, 5% or less Si, 10% or less One or more selected from W, Sn of 15% or less, Zr of 10% or less, and O of 1% or less, in the case of two or more, further contains 30% or less in total. It may be.

【0008】本願発明者らは、緻密で空孔が少ない粉末
焼結体を安価にかつ生産性良く得るために、合金組成の
観点から種々検討を重ねた。すなわち、HIPなどの処
理を施すことなく、低温短時間で緻密に焼結可能な組成
を検討した。低温短時間で緻密に焼結させるためには焼
結速度が高いことが必要であるが、そのためにはTi中
での拡散速度が大きく、かつTiに対して合金元素とし
て作用し、機械的性質に悪影響を及ぼさない元素を適量
添加すればよいという結論を得た。
The inventors of the present invention have conducted various studies from the viewpoint of the alloy composition in order to obtain a compact and low-voided powder sintered body with good productivity. That is, a composition that can be densely sintered in a short time at a low temperature without performing a treatment such as HIP was studied. To perform dense sintering at low temperature and short time, a high sintering rate is required. For this purpose, the diffusion rate in Ti is high, and it acts as an alloy element for Ti, and its mechanical properties It was concluded that it is sufficient to add an appropriate amount of an element that does not adversely affect water.

【0009】βTi中での拡散速度が大きい元素を調査
した結果、Fe,Ni,Coがこのような元素に該当す
ることがわかった。すなわち、これらの元素の拡散速度
(拡散係数)は950℃において10-11 オーダー(m
2 ・sec -1)であり、Tiの自己拡散速度である10
-13 よりも100倍大きい。また、これらの元素は強度
上昇に寄与する。この発明は、このような知見に基づい
てなされたものであり、TiにFe,Ni,Coを適量
添加することを特徴とするものである。次に、組成限定
理由について説明する。
As a result of investigating elements having a high diffusion rate in βTi, it was found that Fe, Ni, and Co corresponded to such elements. That is, the diffusion rate (diffusion coefficient) of these elements is 10 −11 at 950 ° C. Order (m
Two Sec- 1 ), which is the self-diffusion rate of Ti, 10
-13 100 times greater than Further, these elements contribute to an increase in strength. The present invention has been made based on such knowledge, and is characterized by adding an appropriate amount of Fe, Ni, and Co to Ti. Next, the reasons for limiting the composition will be described.

【0010】真島らの研究(粉体および粉末冶金,19
87)によると、Fe,Ni,CoとTiとの2元系状
態図において固液共存領域に入らない組成近傍までは緻
密化が進む可能性がある。また、これらの2元状態図か
ら、1200℃で固液共存が発現する組成は、Feで1
5%、Niで7%、Coで11%であることがわかる。
しかし、これらの量が多いと延性(靭性)が低下してし
まう。従って、これらを単独で添加する場合の上限をF
e8%、Ni4%、Co6.67%に規定する。また、
これらの量が少なすぎても緻密化の効果が得られない。
従って、これらを単独で添加する場合の下限をFe1
%、Ni0.5%、Co0.83%に規定する。しか
し、これらは同様の作用を有するため合計量で規定する
必要がある。従って、以下の式を満足するように、これ
らの含有量を規定する。0.5≦0.5Fe+Ni+
0.6Co≦4(重量%)
A study by Majima et al. (Powder and Powder Metallurgy, 19
According to 87), there is a possibility that densification may progress up to the vicinity of the composition that does not enter the solid-liquid coexistence region in the binary system diagram of Fe, Ni, Co and Ti. Further, from these binary phase diagrams, the composition in which solid-liquid coexistence appears at 1200 ° C. is 1 Fe
5%, 7% for Ni, and 11% for Co.
However, when these amounts are large, ductility (toughness) is reduced. Therefore, when these are added alone, the upper limit is F
e 8%, Ni 4%, Co 6.67%. Also,
If these amounts are too small, the effect of densification cannot be obtained.
Therefore, the lower limit when these are added alone is Fe1
%, Ni 0.5%, and Co 0.83%. However, since they have the same effect, they need to be defined in total. Therefore, their contents are defined so as to satisfy the following equation. 0.5 ≦ 0.5Fe + Ni +
0.6Co ≦ 4 (% by weight)

【0011】また、Al,Mo,Nb,Ta,V,A
g,B,Be,Cr,Cu,Mn,Pb,Pd,Si,
W,Sn,Zr,及びOなどは、溶製材の添加元素とし
て用いられ、この発明において意図している焼結性を妨
げないので、通常の溶製材と同じ思想で適量添加するこ
とができる。Al及びOはα安定化元素であり、上述の
範囲で含有させることによりTiに固溶して著しく強度
を高める。Mo,Nb,Ta,Vはβ安定化元素であ
り、Tiに全率固溶する。これらを上述の範囲で含有さ
せることにより強度が上昇する。
Further, Al, Mo, Nb, Ta, V, A
g, B, Be, Cr, Cu, Mn, Pb, Pd, Si,
W, Sn, Zr, O, and the like are used as additive elements in the ingot material and do not hinder the sinterability intended in the present invention, so that they can be added in appropriate amounts in the same concept as ordinary ingot materials. Al and O are α-stabilizing elements, and when contained in the above-mentioned range, form a solid solution with Ti to significantly increase the strength. Mo, Nb, Ta, and V are β-stabilizing elements and are completely dissolved in Ti. By containing these in the above range, the strength increases.

【0012】Ag,B,Be,Cr,Cu,Mn,P
B,Pd,Si,Wはβ安定化元素であり、Tiと共析
反応を生じる。これらを上述の範囲で含有させることに
よりやはり強度が上昇する。Sn,Znは中性元素であ
り、α相、β相に均一に固溶し、静的強度の他クリープ
強度をも改善する。
Ag, B, Be, Cr, Cu, Mn, P
B, Pd, Si, and W are β-stabilizing elements, and cause an eutectoid reaction with Ti. Incorporation of these in the above range also increases the strength. Sn and Zn are neutral elements, and form a solid solution uniformly in the α phase and the β phase, and improve not only static strength but also creep strength.

【0013】このように規定される本発明の粉末焼結用
チタン合金は、チタン粉末と予め合金化された合金粉末
とを混合し、その混合粉末を成形して焼結するといった
方法で製造することが好ましい。この方法を採用するこ
とにより、均一性が良好となり、緻密化を促進すること
ができる。このような方法としては、特公平2−501
72号公報に記載されているものがある。これは、
The titanium alloy for powder sintering of the present invention defined as described above is manufactured by mixing titanium powder and a pre-alloyed alloy powder, and molding and sintering the mixed powder. Is preferred. By adopting this method, uniformity is improved and densification can be promoted. As such a method, Japanese Patent Publication No. 2-501
No. 72 is disclosed. this is,

【0014】(a)2つ以上の金属からなる予備合金で
あって、チタンと合金化可能な合金形成粒子を高いエネ
ルギーを付与できる粉砕機を用いて、平均粒径0.5乃
至20μmの大きさに粉砕し、
(A) A pre-alloy composed of two or more metals, having a mean particle size of 0.5 to 20 μm by using a pulverizer capable of giving high energy to alloy-forming particles that can be alloyed with titanium. Crushed into

【0015】(b)これと平均粒径40乃至177μm
のチタン基金属粒子とを混合し、このチタン基金属粒子
の重量配合比が70乃至95%、残部が前記合金形成粒
子である粉末混合物を形成し、(c)前記粉末混合物
を、理論値の80乃至90%の密度を有する圧粉体に成
形し、(d)前記圧粉体を、液相が生成する温度未満で
焼結すること、を骨子としたものである。
(B) This and average particle size of 40 to 177 μm
To form a powder mixture in which the weight ratio of the titanium-based metal particles is 70 to 95% and the balance is the alloy-forming particles. The main point is that the green compact is formed into a green compact having a density of 80 to 90%, and (d) the green compact is sintered at a temperature lower than a temperature at which a liquid phase is generated.

【0016】この方法を用いることにより理論密度の9
9.0乃至99.8%の密度のチタン合金焼結体を得る
ことができ、単に素粉末を混合して作成したチタン合金
の94.5乃至96.5%よりもはるかに高い密度を得
ることが可能になる。機械的性質も溶製・鍛造チタン合
金とほぼ同一となる。従来用いられていた組成のチタン
合金ではこの方法により焼結温度1260℃で4時間か
かって焼結可能であったが、本発明の組成のチタン合金
では、さらに低温短時間で焼結することが可能となる。
By using this method, the theoretical density of 9
A titanium alloy sintered body having a density of 9.0 to 99.8% can be obtained, and a density much higher than 94.5 to 96.5% of a titanium alloy prepared by simply mixing elementary powders can be obtained. It becomes possible. The mechanical properties are almost the same as those of the smelted / forged titanium alloy. In the case of a titanium alloy having a conventionally used composition, sintering can be performed at a sintering temperature of 1260 ° C. for 4 hours by using this method. It becomes possible.

【0017】[0017]

【実施例】以下、この発明の実施例について説明する。 (実施例1)Embodiments of the present invention will be described below. (Example 1)

【0018】表1,2に示す組成を有するチタン合金と
なるように、原料粉末を配合した。表1の組成番号1乃
至19は本発明の範囲内の実施例であり、表2の組成番
号20乃至27はその範囲から外れる比較例である。な
お、表1,2中、EQ1は、0.5Fe+Ni+0.6
Coを表わす。
The raw material powder was blended so as to obtain a titanium alloy having the composition shown in Tables 1 and 2. Composition numbers 1 to 19 in Table 1 are examples within the scope of the present invention, and composition numbers 20 to 27 in Table 2 are comparative examples out of the range. In Tables 1 and 2, EQ1 is 0.5Fe + Ni + 0.6
Represents Co.

【0019】表1,2中、Fe,Ni及びCoのいずれ
かを単独添加したものについては、添加原料として平均
粒径約2μmの単元素粉末を用いた。また、2種以上の
元素を合金元素として含有する合金系については、夫々
の組成に対応するマスターアロイ粉末を製造した。
In Tables 1 and 2, a single element powder having an average particle diameter of about 2 μm was used as a raw material to which any one of Fe, Ni and Co was added alone. For alloy systems containing two or more elements as alloying elements, master alloy powders corresponding to the respective compositions were produced.

【0020】この場合に、マスターアロイ粉末は以下の
ように製造した。先ず夫々の組成のマスターアロイをア
ルゴン雰囲気アーク溶解炉で溶製し、凝固後−100メ
ッシュに粗粉砕し、直径約3mmの鋼球約10kgと、フレ
オン2リットルとともにアトライターに入れ、約60分
間粉砕した。その後、粉砕後の粉末をアトライターから
取り出し、乾燥した。このようにして製造されたマスタ
ーアロイ粉末粒子の粒径をレーザーマイクロンサイザー
で測定した結果、その平均粒径は3〜5μmであった。
In this case, the master alloy powder was manufactured as follows. First, master alloys of each composition were melted in an argon atmosphere arc melting furnace, solidified, coarsely ground to −100 mesh, and placed in an attritor with about 10 kg of steel balls having a diameter of about 3 mm and 2 liters of freon for about 60 minutes. Crushed. Thereafter, the pulverized powder was taken out of the attritor and dried. As a result of measuring the particle size of the master alloy powder particles manufactured in this manner with a laser micron sizer, the average particle size was 3 to 5 μm.

【0021】これら単元素粉末、マスターアロイ粉末
と、−100メッシュ(平均粒径約75μm)の純チタ
ン粉末とを、表1に示す各組成になるように、Vブレン
ダーによって混合した。そして、このようにして製造し
た混合粉末を鋼製金型に充填し、圧力5.0tonf/cm2
で4×4×15(mm) の圧粉体に成形した。圧粉体の密
度は理論値の約85%であった。
The single element powder, master alloy powder and pure titanium powder of -100 mesh (average particle size of about 75 μm) were mixed by a V blender so as to have the compositions shown in Table 1. Then, the mixed powder thus produced was filled in a steel mold, and the pressure was 5.0 tonf / cm 2.
To form a compact of 4 × 4 × 15 (mm). The density of the green compact was about 85% of the theoretical value.

【0022】このようにして成形した各組成の圧粉体を
熱膨張試験機にセットし、その中を10-5Torrオーダー
の真空にした後、10℃/min で1250℃まで加熱し
た。表1にこの加熱によって焼結された各組成の焼結体
の密度が99%となる温度を示した。なお、99%まで
焼結するとき、試験片がほぼ5%収縮することから、試
験片が0.75mm(元の長さ15mmの5%)収縮した点
を密度99%とした。表1に示すように、本発明の範囲
内であれば、1200℃未満という低い温度で99%の
密度が得られることが確認された。
The green compacts of the respective compositions thus formed were set in a thermal expansion tester, the inside of which was evacuated to the order of 10 -5 Torr, and then heated to 1250 ° C. at a rate of 10 ° C./min. Table 1 shows the temperature at which the density of the sintered body of each composition sintered by this heating was 99%. When sintering to 99%, the test piece shrinks by almost 5%, and the point at which the test piece shrinks by 0.75 mm (5% of the original length of 15 mm) was defined as the density of 99%. As shown in Table 1, within the range of the present invention, it was confirmed that a density of 99% can be obtained at a low temperature of less than 1200 ° C.

【0023】図1は、0.5Fe+Ni+0.6Coの
値と密度が99%に達する温度との関係を示したもので
ある。この図から明らかなように、0.5Fe+Ni+
0.6Coの値が増加するに従って、その温度が低下す
ることがわかる。そして、このような効果は、0.5F
e+Ni+0.6Coの値が0.5%以上で顕著となる
ことがわかる。また、表1にはFe,Ni,Coの単独
の添加量も示しているが、各元素とも、ほぼ等価な効果
を示すことがわかる。また、組成番号17〜19は他の
合金元素としてAl及びVを添加したものであるが、こ
れらが含まれていても焼結性に悪影響を与えないことが
確認された。
FIG. 1 shows the relationship between the value of 0.5Fe + Ni + 0.6Co and the temperature at which the density reaches 99%. As is clear from this figure, 0.5Fe + Ni +
It can be seen that the temperature decreases as the value of 0.6Co increases. And such an effect is 0.5F
It is understood that the value of e + Ni + 0.6Co becomes significant when the value is 0.5% or more. Table 1 also shows the amounts of single additions of Fe, Ni, and Co, but it can be seen that each of the elements exhibits substantially equivalent effects. Composition Nos. 17 to 19 were obtained by adding Al and V as other alloy elements, but it was confirmed that the sinterability was not adversely affected even if they were included.

【0024】これに対して、0.5Fe+Ni+0.6
Coの値が0.5%未満である比較例の組成番号20,
24,26,27の場合には、表2に示すように、密度
が99%となる温度が急激に高温側に移行し1200℃
を超える温度となった。また、これらのうち組成番号2
0及び24では最終密度が99%にならなかった。 (実施例2)
On the other hand, 0.5Fe + Ni + 0.6
Composition No. 20 of Comparative Example in which the value of Co is less than 0.5%,
In the case of 24, 26, and 27, as shown in Table 2, the temperature at which the density became 99% suddenly shifted to the high temperature side and changed to 1200 ° C.
Temperature. Among them, composition number 2
At 0 and 24, the final density did not reach 99%. (Example 2)

【0025】実施例1と同様な手順で各組成の混合粉末
により4×4×15(mm)の圧粉体を作成して、熱膨張
試験機にセットし、その中を10-5Torrオーダーの真空
にした後、10℃/min で1150℃まで昇温し、その
温度で4時間保持した。この間の試験片の収縮量から、
密度が理論密度の99.5%になるまでに要する時間を
求めた。表1にその値を示す。なお、99.5%まで焼
結するとき、試験片がほぼ5.2%収縮することから、
試験片が0.78mm(元の長さ15mmの5.2%)収縮
した点を密度99.5%とした。表1に示すように、本
発明の範囲内であれば最大193分間と短時間で99.
5%という密度が得られることが確認された。
[0025] create a green compact of Example 1 4 by mixing powder of each composition in a similar procedure as × 4 × 15 (mm), and set the thermal expansion tester therein 10 -5 Torr Order Then, the temperature was raised to 1150 ° C. at a rate of 10 ° C./min and kept at that temperature for 4 hours. From the amount of shrinkage of the test piece during this time,
The time required for the density to reach 99.5% of the theoretical density was determined. Table 1 shows the values. When sintering to 99.5%, the test piece shrinks by about 5.2%.
The point at which the test piece contracted 0.78 mm (5.2% of the original length of 15 mm) was defined as a density of 99.5%. As shown in Table 1, within the range of the present invention, 99.
It was confirmed that a density of 5% was obtained.

【0026】図2は、0.5Fe+Ni+0.6Coの
値と密度が99.5%に達する時間との関係を示したも
のである。この図から明らかなように、0.5Fe+N
i+0.6Coの値が増加するに従って、1150℃に
おいて密度が99.5%になるのに要する時間が短縮さ
れることがわかる。また、このような効果は、0.5F
e+Ni+0.6Coの値が0.5%以上で顕著となる
ことがわかる。
FIG. 2 shows the relationship between the value of 0.5Fe + Ni + 0.6Co and the time required for the density to reach 99.5%. As is apparent from this figure, 0.5Fe + N
It can be seen that as the value of i + 0.6Co increases, the time required for the density to reach 99.5% at 1150 ° C. decreases. In addition, such an effect is obtained by 0.5F
It is understood that the value of e + Ni + 0.6Co becomes significant when the value is 0.5% or more.

【0027】これに対して、0.5Fe+Ni+0.6
Coの値が0.5%未満である比較例の組成番号20,
24,26,27の場合には、表2に示すように、4時
間では密度が99.5%にならなかった。 (実施例3)
On the other hand, 0.5Fe + Ni + 0.6
Composition No. 20 of Comparative Example in which the value of Co is less than 0.5%,
In the case of 24, 26 and 27, as shown in Table 2, the density did not become 99.5% in 4 hours. (Example 3)

【0028】実施例1と同様な手順で各組成の混合粉末
により13×13×69(mm)の圧粉体を成形した後、
10-5Torrオーダーの真空中において1250℃で4時
間の焼結を行った。このようにして作製した各組成の焼
結体から平行部の径6.25mm、標点間距離25mmの引
張試験片を作製し、常温で引張試験を実施した。表1,
2にその際の引張強さ及び破断伸びの値を併せて示す。
表1から明らかなように、本発明の範囲内の組成では、
引張強さ及び破断伸びとも十分な値を示すことが確認さ
れた。
A green compact of 13 × 13 × 69 (mm) was formed from the mixed powder of each composition in the same procedure as in Example 1,
The sintering was performed at 1250 ° C. for 4 hours in a vacuum of the order of 10 −5 Torr. Tensile test specimens having a parallel portion diameter of 6.25 mm and a distance between gauge points of 25 mm were prepared from the sintered bodies of each composition thus produced, and a tensile test was performed at room temperature. Table 1,
2 also shows the values of tensile strength and breaking elongation at that time.
As is evident from Table 1, for compositions within the scope of the present invention,
It was confirmed that both the tensile strength and the elongation at break show sufficient values.

【0029】図3は、0.5Fe+Ni+0.6Coの
値と破断伸びとの関係を示したものである。この図から
明らかなように、破断伸びは0.5Fe+Ni+0.6
Coの値が増加するに従って低下する傾向にあり、この
値が4.0%を超えると伸びが急激に低下することがわ
かる。
FIG. 3 shows the relationship between the value of 0.5Fe + Ni + 0.6Co and the elongation at break. As apparent from this figure, the elongation at break was 0.5Fe + Ni + 0.6.
It can be seen that there is a tendency for the value to decrease as the value of Co increases, and when this value exceeds 4.0%, the elongation sharply decreases.

【0030】すなわち、表2に示すように、0.5Fe
+Ni+0.6Coの値が4.0%を超える比較例の組
成番号21,22,23,25は破断伸びが3%以下と
極めて低く、0.5Fe+Ni+0.6Coの値が4.
0%を超える添加は好ましくないことが確認された。こ
れは、Fe,Ni,Coの過剰添加が金属間化合物の生
成を助長し、靭性が著しく低下する結果であると考えら
れる。
That is, as shown in Table 2, 0.5Fe
Composition Nos. 21, 22, 23, and 25 of Comparative Examples in which the value of + Ni + 0.6Co exceeds 4.0% have an extremely low elongation at break of 3% or less, and the value of 0.5Fe + Ni + 0.6Co is 4.0%.
It was confirmed that addition exceeding 0% was not preferable. This is considered to be the result of the excessive addition of Fe, Ni, and Co that promotes the formation of intermetallic compounds and significantly reduces toughness.

【0031】なお、合金元素としてAl,Vを添加した
組成番号17〜19については、引張強度が高いことが
確認される。例えば合金番号2と17とを比較すると引
張強度が39kgf /cm2 も上昇している。すなわち、A
l,Vの添加により強度が上昇することが確認された。
It is confirmed that the composition numbers 17 to 19 to which Al and V are added as alloy elements have a high tensile strength. For example, when comparing Alloy Nos. 2 and 17, the tensile strength is 39 kgf / cm 2. Is also rising. That is, A
It was confirmed that the addition of 1, V increased the strength.

【0032】[0032]

【表1】 [Table 1]

【0033】[0033]

【表2】 [Table 2]

【0034】[0034]

【発明の効果】この発明によれば、安価にかつ生産性良
く高密度化できる高密度粉末焼結チタン合金が提供され
る。
According to the present invention, there is provided a high-density powder sintered titanium alloy which can be manufactured at a low cost and with high productivity.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】0.5Fe+Ni+0.6Coと密度が99%
に達する温度との関係を示す図。
FIG. 1: 0.5Fe + Ni + 0.6Co and 99% density
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between the temperature and the temperature at which the temperature reaches the threshold.

【図2】0.5Fe+Ni+0.6Coと密度が99.
5%に達するのに要する時間との関係を示す図。
FIG. 2: 0.5Fe + Ni + 0.6Co and density of 99.
The figure which shows the relationship with the time required to reach 5%.

【図3】0.5Fe+Ni+0.6Coと伸びとの関係
を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between 0.5Fe + Ni + 0.6Co and elongation.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今藤 雄治 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日本鋼管株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−263940(JP,A) 特開 平2−290933(JP,A) 特開 昭51−71206(JP,A) 特開 昭50−51013(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Yuji Imato 1-2-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Nippon Kokan Co., Ltd. (56) References JP-A-62-263940 (JP, A) JP-A-2 -290933 (JP, A) JP-A-51-71206 (JP, A) JP-A-50-51013 (JP, A)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】Fe、Ni、及びCoからなる群から選択
される1種または2種以上の元素を含有し、かつこれら
の含有量が、 0.5≦0.5Fe+Ni+0.6Co≦4(重量%) の条件を満足し、残部がTi及び不可避的不純物からな
る高密度粉末焼結用チタン合金を、1200℃未満の焼
結温度、193分以下の焼結時間で焼結して99.5%
以上の密度とすることを特徴とする高密度粉末焼結用チ
タン合金の製造方法。
1. An alloy containing one or more elements selected from the group consisting of Fe, Ni, and Co, and their content is 0.5 ≦ 0.5Fe + Ni + 0.6Co ≦ 4 (weight satisfies the condition of%), high density powder sintering for titanium alloy balance of Ti and inevitable impurities, less than 1200 ° C. baked
99.5% by sintering with sintering time of 193 minutes or less
A method for producing a titanium alloy for high-density powder sintering, characterized by having the above density .
【請求項2】 重量%で、10%以下のAl、20%以
下のMo、15%以下のNb、15%以下のTa、25
%以下のV、10%以下のAg、5%以下のB、5%以
下のBe、15%以下のCr、5%以下のCu、15%
以下のMn、5%以下のPb、5%以下のPd、5%以
下のSi、10%以下のW、15%以下のSn、10%
以下のZr、及び1%以下のOから選択される1種又は
2種以上を、2種以上の場合には合計で30%以下の範
囲で、さらに含有していることを特徴とする請求項1に
記載の高密度粉末焼結用チタン合金の製造方法
2. In weight%, up to 10% Al, up to 20% Mo, up to 15% Nb, up to 15% Ta, 25
% V, 10% Ag, 5% B, 5% Be, 15% Cr, 5% Cu, 15%
The following Mn, 5% or less Pb, 5% or less Pd, 5% or less Si, 10% or less W, 15% or less Sn, 10%
One or more kinds selected from the following Zr and 1% or less O are further contained in a range of 30% or less in total when two or more kinds are selected. 2. The method for producing a titanium alloy for high-density powder sintering according to 1.
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