JP2784303B2 - ＮｉＡｌ合金の鋳造法 - Google Patents
ＮｉＡｌ合金の鋳造法Info
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- JP2784303B2 JP2784303B2 JP30241292A JP30241292A JP2784303B2 JP 2784303 B2 JP2784303 B2 JP 2784303B2 JP 30241292 A JP30241292 A JP 30241292A JP 30241292 A JP30241292 A JP 30241292A JP 2784303 B2 JP2784303 B2 JP 2784303B2
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、耐酸化性、軽量、超耐
熱性を有するＮｉＡｌ合金の大型母合金を鋳造する方法
に関する。
熱性を有するＮｉＡｌ合金の大型母合金を鋳造する方法
に関する。
【０００２】本発明の方法によって得られた鋳造材は、
原子炉構造物、宇宙ロケット、宇宙往復機の構造物及び
燃焼機器部品等を製作することができることから、原子
力産業、宇宙関連産業、化学産業及び民生等の分野に広
範に利用される。
原子炉構造物、宇宙ロケット、宇宙往復機の構造物及び
燃焼機器部品等を製作することができることから、原子
力産業、宇宙関連産業、化学産業及び民生等の分野に広
範に利用される。
【０００３】
【従来の技術】金属間化合物であるＮｉＡｌ合金は、耐
酸化性、軽量及び超耐熱性等の優れた性能を有している
ので、その利用分野が益々拡大しつつある。特に、大型
構造材としてＮｉＡｌ合金を使用する提案が種々なされ
ている。
酸化性、軽量及び超耐熱性等の優れた性能を有している
ので、その利用分野が益々拡大しつつある。特に、大型
構造材としてＮｉＡｌ合金を使用する提案が種々なされ
ている。
【０００４】しかしながら、ＮｉＡｌ合金は融点が高い
ため、鋳造の際、特に大型鋳造の際には種々の問題点が
ある。即ち、使用原料、鋳造の際の合金蘇生の歩留
まりを考慮した各元素の配合量、各元素を溶融・溶解
せしめるための温度条件等の最適鋳造条件、鋳造の際
の高温用インゴットケース材及びその形状、並びに製
作コストを安価にすること、等の問題点がある。
ため、鋳造の際、特に大型鋳造の際には種々の問題点が
ある。即ち、使用原料、鋳造の際の合金蘇生の歩留
まりを考慮した各元素の配合量、各元素を溶融・溶解
せしめるための温度条件等の最適鋳造条件、鋳造の際
の高温用インゴットケース材及びその形状、並びに製
作コストを安価にすること、等の問題点がある。
【０００５】従って、現在のところ、ＮｉＡｌ合金の大
型鋳造材の製作方法は確立していない。
型鋳造材の製作方法は確立していない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記問題点に鑑み、本
発明は、ＮｉＡｌ合金の大型鋳造材の製作方法を提供す
ることを目的とする。
発明は、ＮｉＡｌ合金の大型鋳造材の製作方法を提供す
ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく、
本発明によれば、ＮｉＡｌ合金の鋳造の鋳造材を製造す
る方法であって、イ）ニッケルを高温用インゴットケー
スに入れ；ロ）真空中で一定昇温速度で加熱してニッケ
ルを溶融せしめた後、一定時間一定温度に保持し；ハ）
アルゴンガスを導入せしめた後、溶融ニッケル中にアル
ミニウムを徐々に添加し；ニ）一定昇温速度で加熱して
アルミニウムを溶融せしめた後、一定時間一定温度に保
持し；そして ホ）一定速度で室温まで降温する；工程
から成る、前記方法が提供される。
本発明によれば、ＮｉＡｌ合金の鋳造の鋳造材を製造す
る方法であって、イ）ニッケルを高温用インゴットケー
スに入れ；ロ）真空中で一定昇温速度で加熱してニッケ
ルを溶融せしめた後、一定時間一定温度に保持し；ハ）
アルゴンガスを導入せしめた後、溶融ニッケル中にアル
ミニウムを徐々に添加し；ニ）一定昇温速度で加熱して
アルミニウムを溶融せしめた後、一定時間一定温度に保
持し；そして ホ）一定速度で室温まで降温する；工程
から成る、前記方法が提供される。
【０００８】本発明において、ＮｉＡｌ合金の原料とな
るニッケル及びアルミニウムは、純ニッケル及び純アル
ミニウム、例えば純度が９９．９％以上のものを使用す
る。純ニッケル及び純アルミニウムを使用することが望
ましいが、不純物が多少含まれている純度の悪いもので
の使用することは可能である。本発明において使用可能
なニッケル及びアルミニウムの組成の一例を表１に示
す。
るニッケル及びアルミニウムは、純ニッケル及び純アル
ミニウム、例えば純度が９９．９％以上のものを使用す
る。純ニッケル及び純アルミニウムを使用することが望
ましいが、不純物が多少含まれている純度の悪いもので
の使用することは可能である。本発明において使用可能
なニッケル及びアルミニウムの組成の一例を表１に示
す。
【０００９】
【表１】 ニッケル及びアルミニウムを溶解せしめるための高温用
インゴットケースは、溶融温度に耐え、且つニッケル及
びアルミニウムの溶融中に不純物の溶出のおそれのない
ものを使用する。本発明においては、アルミナ又はカル
シア坩堝を使用することが好ましい。
インゴットケースは、溶融温度に耐え、且つニッケル及
びアルミニウムの溶融中に不純物の溶出のおそれのない
ものを使用する。本発明においては、アルミナ又はカル
シア坩堝を使用することが好ましい。
【００１０】所定の純度を有するニッケルを高温用イン
ゴットケースに入れた後に、該インゴットケースを溶融
炉に入れる。溶融炉内を真空ポンプ等の排気手段にて真
空に引く。溶融中に酸素等の不純物が混入することを防
止するためである。溶融炉内の真空度は約１０-5トール
以上であることが好ましい。
ゴットケースに入れた後に、該インゴットケースを溶融
炉に入れる。溶融炉内を真空ポンプ等の排気手段にて真
空に引く。溶融中に酸素等の不純物が混入することを防
止するためである。溶融炉内の真空度は約１０-5トール
以上であることが好ましい。
【００１１】溶融炉内の真空度を保持した状態で溶融炉
内を加熱する。加熱手段としては例えば高周波誘導加熱
法を用いることができる。加熱は一定昇温速度で行う。
昇温速度は、１〜２０℃／分であることが好ましく、特
に約１０分であることが好ましい。加熱によりニッケル
が溶解した後、ニッケルが溶融した状態で一定時間一定
温度に保持する。保持温度及び保持時間はそれぞれ１５
００〜１６００℃及び１〜２０分、特に約１０分である
ことが好ましい。
内を加熱する。加熱手段としては例えば高周波誘導加熱
法を用いることができる。加熱は一定昇温速度で行う。
昇温速度は、１〜２０℃／分であることが好ましく、特
に約１０分であることが好ましい。加熱によりニッケル
が溶解した後、ニッケルが溶融した状態で一定時間一定
温度に保持する。保持温度及び保持時間はそれぞれ１５
００〜１６００℃及び１〜２０分、特に約１０分である
ことが好ましい。
【００１２】溶融ニッケルを一定時間一定温度に保持し
た後、溶融炉内にアルゴンガスを導入せしめる。アルゴ
ンガスを用いる理由は、不活性雰囲気下で溶融するこ
とによってニッケル及びアルミニウムの純度を増すた
め、及びアルミニウムの蒸発を防いでニッケル：アル
ミニウムの歩留まりを良くするためである。溶融炉内の
アルゴンガスの圧力に特に制限はない。実用的には大気
圧とすることが有利である。次いで、合金の目的組成と
なる様に、溶融ニッケル中に所定の純度のアルミニウム
を所定量徐々に添加する。これは、アルミニウムの発熱
及び急沸騰を避けるためである。
た後、溶融炉内にアルゴンガスを導入せしめる。アルゴ
ンガスを用いる理由は、不活性雰囲気下で溶融するこ
とによってニッケル及びアルミニウムの純度を増すた
め、及びアルミニウムの蒸発を防いでニッケル：アル
ミニウムの歩留まりを良くするためである。溶融炉内の
アルゴンガスの圧力に特に制限はない。実用的には大気
圧とすることが有利である。次いで、合金の目的組成と
なる様に、溶融ニッケル中に所定の純度のアルミニウム
を所定量徐々に添加する。これは、アルミニウムの発熱
及び急沸騰を避けるためである。
【００１３】アルゴンガス雰囲気を保持しつつ溶融炉内
を加熱する。加熱は一定昇温速度で行う。昇温速度は１
〜１０℃／分であることが好ましく、特に２〜５分であ
ることが好ましい。加熱によりアルミニウムが溶解した
後、ニッケル及びアルミニウムが溶融した状態で一定時
間一定温度に保持する。ニッケル及びアルミニウムを相
互に均一に分散せしめるためである。保持温度及び保持
時間はそれぞれ１５００〜１７００℃、特に約１６００
℃及び１０〜２０分であることが好ましい。
を加熱する。加熱は一定昇温速度で行う。昇温速度は１
〜１０℃／分であることが好ましく、特に２〜５分であ
ることが好ましい。加熱によりアルミニウムが溶解した
後、ニッケル及びアルミニウムが溶融した状態で一定時
間一定温度に保持する。ニッケル及びアルミニウムを相
互に均一に分散せしめるためである。保持温度及び保持
時間はそれぞれ１５００〜１７００℃、特に約１６００
℃及び１０〜２０分であることが好ましい。
【００１４】ニッケル及びアルミニウムが溶融した状態
で一定時間一定温度に保持した後、一定速度で室温まで
降温せしめる。降温速度は２０〜３０℃／分であること
が好ましい。降温速度を大きくすると、金属組織が粗粒
子状となり、且つインゴットの表面から内部に亙って厚
いデンドライト層が形成されるからである。
で一定時間一定温度に保持した後、一定速度で室温まで
降温せしめる。降温速度は２０〜３０℃／分であること
が好ましい。降温速度を大きくすると、金属組織が粗粒
子状となり、且つインゴットの表面から内部に亙って厚
いデンドライト層が形成されるからである。
【００１５】この様にして得られたＮｉＡｌ合金インゴ
ットをインゴットケースより取り外し、熱処理すること
によって残留応力の緩和等を行い鋳造材が得られる。熱
処理条件は温度約１１００℃であり、時間は最高で約７
２時間である。かかる鋳造材はその後にワイヤーカット
又は放電加工され鋳造品が得られる。
ットをインゴットケースより取り外し、熱処理すること
によって残留応力の緩和等を行い鋳造材が得られる。熱
処理条件は温度約１１００℃であり、時間は最高で約７
２時間である。かかる鋳造材はその後にワイヤーカット
又は放電加工され鋳造品が得られる。
【００１６】以下、実施例によって本発明を更に詳細に
説明する。
説明する。
【００１７】
【実施例】本実施例における大型インゴットの鋳造プロ
セスを図１に示す。
セスを図１に示す。
【００１８】上記の表１に示す組成を有するニッケル及
びアルミニウムを原料として使用した。ニッケルを図２
に示すアルミナ製インゴットケースに入れ、該インゴッ
トケースを真空溶融炉に入れた。該真空溶融炉の炉容量
は、１チャージ当たり５ｋｇであり（鉄ベース）；最高
真空度は１０-5トールであり；加熱手段は高周波誘導加
熱であり（７ｋＨｚ）；そして真空タンクの容量はφ６
５０×８６０Ｌの３１０リットルであった。
びアルミニウムを原料として使用した。ニッケルを図２
に示すアルミナ製インゴットケースに入れ、該インゴッ
トケースを真空溶融炉に入れた。該真空溶融炉の炉容量
は、１チャージ当たり５ｋｇであり（鉄ベース）；最高
真空度は１０-5トールであり；加熱手段は高周波誘導加
熱であり（７ｋＨｚ）；そして真空タンクの容量はφ６
５０×８６０Ｌの３１０リットルであった。
【００１９】真空溶融炉内を真空ポンプにて１０-5トー
ルまで真空に引いた。次いで、真空溶融炉内を昇温速度
１０℃／分で加熱し、ニッケルを溶融せしめた。そし
て、１５００℃にて１０分間溶融状態を保持した。
ルまで真空に引いた。次いで、真空溶融炉内を昇温速度
１０℃／分で加熱し、ニッケルを溶融せしめた。そし
て、１５００℃にて１０分間溶融状態を保持した。
【００２０】次に真空溶融炉内にアルゴンガスを導入せ
しめた。真空溶融炉内のアルゴンガス圧は大気圧とし
た。そして、合金の目的組成となる様に、溶融ニッケル
中にアルミニウムを所定量徐々に添加した。本実施例に
おけるＮｉＡｌ合金の目的組成を表２に示す。また、実
際に添加したニッケル及びアルミニウムの量を表３に示
す。
しめた。真空溶融炉内のアルゴンガス圧は大気圧とし
た。そして、合金の目的組成となる様に、溶融ニッケル
中にアルミニウムを所定量徐々に添加した。本実施例に
おけるＮｉＡｌ合金の目的組成を表２に示す。また、実
際に添加したニッケル及びアルミニウムの量を表３に示
す。
【００２１】
【表２】
【表３】 アルゴンガス雰囲気を保持しつつ溶融炉内を昇温速度５
℃／分で加熱した。加熱によりアルミニウムが溶解した
後、ニッケル及びアルミニウムが溶融した状態で１６０
０℃にて１０分間溶融状態を保持した。その後、降温速
度２０℃／分で冷却した。
℃／分で加熱した。加熱によりアルミニウムが溶解した
後、ニッケル及びアルミニウムが溶融した状態で１６０
０℃にて１０分間溶融状態を保持した。その後、降温速
度２０℃／分で冷却した。
【００２２】溶解したインゴットをインゴットケースよ
り外し、１１００℃にて７２時間熱処理して、合金中の
残留応力を緩和した。次いで、熱処理した鋳造材を必要
な形状にするため、ワイヤーカットにより切断加工し
た。また、表面仕上げは、ヤスリにより研磨をした。
り外し、１１００℃にて７２時間熱処理して、合金中の
残留応力を緩和した。次いで、熱処理した鋳造材を必要
な形状にするため、ワイヤーカットにより切断加工し
た。また、表面仕上げは、ヤスリにより研磨をした。
【００２３】
【発明の効果】本発明により、８００〜１０００℃の使
用に耐え得る超耐熱合金の構造材を製作することができ
ると共に、恒温耐熱、耐腐蝕性構造材料として高温熱エ
ネルギー輸送配管、燃焼機のタービン翼、高レベル放射
性廃棄物処理容器等の各種耐熱、耐腐蝕構造材として使
用され、また、軽量である点を生かした耐熱・宇宙航空
機の構造材として使用される。
用に耐え得る超耐熱合金の構造材を製作することができ
ると共に、恒温耐熱、耐腐蝕性構造材料として高温熱エ
ネルギー輸送配管、燃焼機のタービン翼、高レベル放射
性廃棄物処理容器等の各種耐熱、耐腐蝕構造材として使
用され、また、軽量である点を生かした耐熱・宇宙航空
機の構造材として使用される。
【図１】本発明の鋳造プロセスを表す図である。
【図２】高温用インゴットケースを表す図である。
Claims (7)
- 【請求項１】 ＮｉＡｌ合金の鋳造の鋳造材を製造する
方法であって、 イ）ニッケルを高温用インゴットケースに入れ； ロ）真空中で一定昇温速度で加熱してニッケルを溶融せ
しめた後、一定時間一定温度に保持し； ハ）アルゴンガスを導入せしめた後、溶融ニッケル中に
アルミニウムを徐々に添加し； ニ）一定昇温速度で加熱してアルミニウムを溶融せしめ
た後、一定時間一定温度に保持し；そして ホ）一定速度で室温まで降温する；工程から成る、前記
方法。 - 【請求項２】 高温用インゴットケースが、アルミナ又
はカルシア坩堝である、請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 工程ロ）において、真空度、昇温速度、
保持温度及び保持時間がそれぞれ、１０-5トール以上、
１〜２０℃／分、１５００〜１６００℃及び１〜２０分
である、請求項１に記載の方法。 - 【請求項４】 工程ニ）において、昇温速度、保持温度
及び保持時間がそれぞれ、１〜１０℃／分、１５００〜
１６００℃及び１０〜２０分である、請求項１に記載の
方法。 - 【請求項５】 工程ホ）において、降温速度が２０〜３
０℃／分である、請求項１に記載の方法。 - 【請求項６】 請求項１の方法により得られたインゴッ
トを１１００℃で最高７２時間熱処理して製作された鋳
造材。 - 【請求項７】 請求項６の鋳造材をワイヤーカット又は
放電加工して得られた鋳造品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30241292A JP2784303B2 (ja) | 1992-11-12 | 1992-11-12 | ＮｉＡｌ合金の鋳造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30241292A JP2784303B2 (ja) | 1992-11-12 | 1992-11-12 | ＮｉＡｌ合金の鋳造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06142894A JPH06142894A (ja) | 1994-05-24 |
| JP2784303B2 true JP2784303B2 (ja) | 1998-08-06 |
Family
ID=17908612
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30241292A Expired - Fee Related JP2784303B2 (ja) | 1992-11-12 | 1992-11-12 | ＮｉＡｌ合金の鋳造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2784303B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6571857B2 (en) * | 2001-11-07 | 2003-06-03 | General Electric Company | Processing of nickel aluminide material |
-
1992
- 1992-11-12 JP JP30241292A patent/JP2784303B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06142894A (ja) | 1994-05-24 |
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Legal Events
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