JP3006120B2 - Ｔｉ−Ａｌ系合金およびその製造方法 - Google Patents
Ｔｉ−Ａｌ系合金およびその製造方法Info
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- C22C14/00—Alloys based on titanium
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、軽量で耐熱性に優れタ
−ビンホイールのような回転部品やエンジンバルブのよ
うな動弁系回転部品などの製造に有用なチタン−アルミ
ニウム系合金およびその製造方法に関する。
−ビンホイールのような回転部品やエンジンバルブのよ
うな動弁系回転部品などの製造に有用なチタン−アルミ
ニウム系合金およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、チタンとアルミニウムの２元系合
金にはＴｉ3 Ａｌ、ＴｉＡｌ、ＴｉＡｌ3 の３種の金属
間化合物が存在することが知られている。このうちＴｉ
Ａｌは、比重が３．８と軽く高温での強度が高いことか
ら、軽量耐熱材料として有望視されている。しかしこの
材料は常温延性が不足するため塑性加工が困難である。
しかしながら、上記の合金で鋳造により成形品を形成す
ると、内部にひけ巣が発生しやすく、良好な鋳造品が得
られない。従来よりこの点を改良する試みがなされてい
る。例えば、特開昭６３−１２５６３４号広報には、ア
ルミニウムとほう素を含有し、残部がチタンからなる合
金の開示がある。さらに特開昭６４−７９３３５号広報
には、アルミニウムと、ニッケルまたはケイ素の少なく
とも１種を含み残部がチタンからなるＴｉ−Ａｌ系合金
が開示されている。しかし、Ｔｉ−Ａｌ系合金にほう素
を添加すると共に炭素、酸素、窒素の量を規定すると常
温延性はいくぶん改善されるが、鋳造時のひけ巣は改善
されない。
金にはＴｉ3 Ａｌ、ＴｉＡｌ、ＴｉＡｌ3 の３種の金属
間化合物が存在することが知られている。このうちＴｉ
Ａｌは、比重が３．８と軽く高温での強度が高いことか
ら、軽量耐熱材料として有望視されている。しかしこの
材料は常温延性が不足するため塑性加工が困難である。
しかしながら、上記の合金で鋳造により成形品を形成す
ると、内部にひけ巣が発生しやすく、良好な鋳造品が得
られない。従来よりこの点を改良する試みがなされてい
る。例えば、特開昭６３−１２５６３４号広報には、ア
ルミニウムとほう素を含有し、残部がチタンからなる合
金の開示がある。さらに特開昭６４−７９３３５号広報
には、アルミニウムと、ニッケルまたはケイ素の少なく
とも１種を含み残部がチタンからなるＴｉ−Ａｌ系合金
が開示されている。しかし、Ｔｉ−Ａｌ系合金にほう素
を添加すると共に炭素、酸素、窒素の量を規定すると常
温延性はいくぶん改善されるが、鋳造時のひけ巣は改善
されない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、Ｔｉ−Ａｌ
系合金の強度、延性を向上させることを目的とする。
系合金の強度、延性を向上させることを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の強度と延性に優
れたＴｉ−Ａｌ系合金は、Ａｌ：３０〜３８重量％に加
えてＮ：０．２〜１．０重量％を含有し、残部が実質的
にＴｉとからなり結晶粒径が０．１μｍ以下である。本
発明の強度と延性に優れたＴｉ−Ａｌ系合金の製造方法
は、８００℃以上で融点以下の温度に加熱された金属チ
タンを窒素ガス雰囲気中に保持して窒素をチタンに固溶
させる固溶化工程と、窒素が固溶された該金属チタンに
真空中または不活性ガス雰囲気中でアルミニウムを添加
溶解してＴｉ−Ａｌ系合金とする合金化工程と、からな
る。
れたＴｉ−Ａｌ系合金は、Ａｌ：３０〜３８重量％に加
えてＮ：０．２〜１．０重量％を含有し、残部が実質的
にＴｉとからなり結晶粒径が０．１μｍ以下である。本
発明の強度と延性に優れたＴｉ−Ａｌ系合金の製造方法
は、８００℃以上で融点以下の温度に加熱された金属チ
タンを窒素ガス雰囲気中に保持して窒素をチタンに固溶
させる固溶化工程と、窒素が固溶された該金属チタンに
真空中または不活性ガス雰囲気中でアルミニウムを添加
溶解してＴｉ−Ａｌ系合金とする合金化工程と、からな
る。
【０００５】この合金中にアルミニウムは、３０〜３８
重量％含まれる。アルミニウムの含量が３８重量％を超
えると合金の延性が低下し加工性が劣るので好ましくな
い。より好ましくは３７重量％未満である。一方、アル
ミニウムが３０重量％未満であるとＴｉ3 Ａｌが多量に
生成して合金が脆化するために好ましくない。この合金
中に固溶される窒素の量は、０．２〜１．０重量％の範
囲である。従来のＴｉ−Ａｌ系合金では、窒素量の上限
は０．２％未満とされ、これを超えて含まれる場合に
は、延性などが低下するため好ましくないとされてい
る。しかし本発明者らの研究によれば、窒素を従来のも
のよりも多く含むことにより内部組織を微細化すること
ができることが見出され、本発明が完成されるにいたっ
た。
重量％含まれる。アルミニウムの含量が３８重量％を超
えると合金の延性が低下し加工性が劣るので好ましくな
い。より好ましくは３７重量％未満である。一方、アル
ミニウムが３０重量％未満であるとＴｉ3 Ａｌが多量に
生成して合金が脆化するために好ましくない。この合金
中に固溶される窒素の量は、０．２〜１．０重量％の範
囲である。従来のＴｉ−Ａｌ系合金では、窒素量の上限
は０．２％未満とされ、これを超えて含まれる場合に
は、延性などが低下するため好ましくないとされてい
る。しかし本発明者らの研究によれば、窒素を従来のも
のよりも多く含むことにより内部組織を微細化すること
ができることが見出され、本発明が完成されるにいたっ
た。
【０００６】合金中の窒素含量が０．２重量％未満であ
ると添加による延性が向上するという効果が認められず
好ましくない。また、１．０重量％を超えるとチタンと
窒素との反応による窒化物と推定される介在物の生成が
増加し、強度、延性が低下し、鋳造品としたとき介在物
と通常の組織部との界面での圧漏れがおきるため好まし
くない。
ると添加による延性が向上するという効果が認められず
好ましくない。また、１．０重量％を超えるとチタンと
窒素との反応による窒化物と推定される介在物の生成が
増加し、強度、延性が低下し、鋳造品としたとき介在物
と通常の組織部との界面での圧漏れがおきるため好まし
くない。
【０００７】このＴｉ−Ａｌ系合金は、窒素が０．２〜
１．０重量％、より好ましくは０．２５重量％を超え〜
１．０重量％の範囲で固溶されることにより合金の組織
が微細化して均一となり機械的性質が向上する。このＴ
ｉ−Ａｌ系合金の製造方法は、金属チタンに窒素を固溶
する固溶化工程と、窒素が固溶化された金属チタンにア
ルミニウムを添加溶解する合金化工程とからなる。
１．０重量％、より好ましくは０．２５重量％を超え〜
１．０重量％の範囲で固溶されることにより合金の組織
が微細化して均一となり機械的性質が向上する。このＴ
ｉ−Ａｌ系合金の製造方法は、金属チタンに窒素を固溶
する固溶化工程と、窒素が固溶化された金属チタンにア
ルミニウムを添加溶解する合金化工程とからなる。
【０００８】固溶化工程では、金属チタンを８００℃以
上で融点以下の温度範囲に加熱して窒素ガスに接触処理
することにより窒素の固溶量を制御することができる。
この場合金属チタンが他のガス、たとえば酸素などと反
応するのを避けるとともに、窒素のガス圧の制御を容易
にするために真空中でおこなうことが好ましい。固溶化
工程での金属チタンの温度が８００℃未満であると、窒
素は金属チタンにほとんど固溶化しないため好ましくな
い。一方、金属チタンの融点以上の温度になると金属チ
タンと窒素とが爆発的に反応するため制御が困難となり
好ましくない。したがって金属チタンの温度を８００℃
〜融点以下の範囲として、窒素ガス圧およびその接触時
間を調整することにより窒素の固溶量を制御することが
できる。また、金属チタンは窒素を固溶化するために表
面積が大きいものであることが好ましい。たとえば、微
粉末、スポンジ状物などを用いる。
上で融点以下の温度範囲に加熱して窒素ガスに接触処理
することにより窒素の固溶量を制御することができる。
この場合金属チタンが他のガス、たとえば酸素などと反
応するのを避けるとともに、窒素のガス圧の制御を容易
にするために真空中でおこなうことが好ましい。固溶化
工程での金属チタンの温度が８００℃未満であると、窒
素は金属チタンにほとんど固溶化しないため好ましくな
い。一方、金属チタンの融点以上の温度になると金属チ
タンと窒素とが爆発的に反応するため制御が困難となり
好ましくない。したがって金属チタンの温度を８００℃
〜融点以下の範囲として、窒素ガス圧およびその接触時
間を調整することにより窒素の固溶量を制御することが
できる。また、金属チタンは窒素を固溶化するために表
面積が大きいものであることが好ましい。たとえば、微
粉末、スポンジ状物などを用いる。
【０００９】窒素の固溶化後、金属チタンの雰囲気をア
ルゴンガスなどの不活性ガス雰囲気とての反応の進行を
制御する。合金化工程では、窒素を固溶した金属チタン
を不活性ガス雰囲気中で、たとえばアルゴンガス雰囲気
中でアルミニウムを加えて溶解して合金を形成する。こ
の際に窒素の固溶量は変動することはない。このため所
定の窒素含量のＴｉ−Ａｌ系合金が容易に製造できる。
ルゴンガスなどの不活性ガス雰囲気とての反応の進行を
制御する。合金化工程では、窒素を固溶した金属チタン
を不活性ガス雰囲気中で、たとえばアルゴンガス雰囲気
中でアルミニウムを加えて溶解して合金を形成する。こ
の際に窒素の固溶量は変動することはない。このため所
定の窒素含量のＴｉ−Ａｌ系合金が容易に製造できる。
【００１０】
【作用】本発明のＴｉ−Ａｌ系合金では、窒素を特定量
含むことにより合金の組織が微細化し良好な合金とな
る。そのため合金の強度や延性などの物性が向上する。
またこの合金を鋳物としたとき介在物が少なく合金組織
が均一となり、ひけ巣の発生がなく圧漏れのない製品が
形成できる。
含むことにより合金の組織が微細化し良好な合金とな
る。そのため合金の強度や延性などの物性が向上する。
またこの合金を鋳物としたとき介在物が少なく合金組織
が均一となり、ひけ巣の発生がなく圧漏れのない製品が
形成できる。
【００１１】本発明の製造方法では、Ｔｉ−Ａｌ系合金
に直接窒素を固溶するのでなく、金属チタンを特定の温
度領域で窒素処理することにより所定量の窒素を固溶す
ることができる。そしてこの窒素を固溶した金属チタン
にアルミニウムを添加溶解する。そのため所定の窒素含
量のＴｉ−Ａｌ系合金を容易に製造することができる。
に直接窒素を固溶するのでなく、金属チタンを特定の温
度領域で窒素処理することにより所定量の窒素を固溶す
ることができる。そしてこの窒素を固溶した金属チタン
にアルミニウムを添加溶解する。そのため所定の窒素含
量のＴｉ−Ａｌ系合金を容易に製造することができる。
【００１２】
【実施例】以下、実施例により具体的に説明する。 （実施例Ｎｏ．１〜１２、２０〜２３）Ｔｉ−Ａｌ系合
金としてアルミニウム量を３０重量％、３２重量％、３
４重量％、３６重量％、３８重量％に設定し窒素ガス圧
を変化させて窒素含量が０．２〜１．０重量％範囲の合
金を以下の方法で作製した。
金としてアルミニウム量を３０重量％、３２重量％、３
４重量％、３６重量％、３８重量％に設定し窒素ガス圧
を変化させて窒素含量が０．２〜１．０重量％範囲の合
金を以下の方法で作製した。
【００１３】（固溶化工程） 高周波真空溶解炉を用い、原料のスポンジ状の金属チタ
ンを投入し真空度５×１０-4Ｔｏｒｒの雰囲気で加熱し
た。金属チタンの温度が１３００℃に到達した時点で所
定のガス圧（表１および表２）の窒素を導入した。この
雰囲気で１分間保持した後、高周波真空溶解炉内の窒素
ガスを排気し、次にアルゴンガスを導入して１気圧とし
て固溶化の進行を停止した。 （合金化工程） 次いでアルミニウムを含量３０重量％（Ｎｏ．１〜
４）、３２重量％（Ｎｏ．２０）、３４重量％（Ｎｏ．
５〜８、２２〜２３）、３６重量％（Ｎｏ．２１）、３
８重量％（Ｎｏ．９〜１２）となるような量添加溶解し
てＴｉ−Ａｌ合金を形成した。
ンを投入し真空度５×１０-4Ｔｏｒｒの雰囲気で加熱し
た。金属チタンの温度が１３００℃に到達した時点で所
定のガス圧（表１および表２）の窒素を導入した。この
雰囲気で１分間保持した後、高周波真空溶解炉内の窒素
ガスを排気し、次にアルゴンガスを導入して１気圧とし
て固溶化の進行を停止した。 （合金化工程） 次いでアルミニウムを含量３０重量％（Ｎｏ．１〜
４）、３２重量％（Ｎｏ．２０）、３４重量％（Ｎｏ．
５〜８、２２〜２３）、３６重量％（Ｎｏ．２１）、３
８重量％（Ｎｏ．９〜１２）となるような量添加溶解し
てＴｉ−Ａｌ合金を形成した。
【００１４】このＴｉ−Ａｌ系合金の溶湯を１気圧のア
ルゴンガス雰囲気中で、セラミックス鋳型に鋳込みテス
トピ−スを作製した。表１表および表２に作製した合金
のアルミニウム設定添加量および固溶化工程での窒素ガ
ス圧を示す。 比較例（Ｎｏ．１４〜１９、２４〜２７）実施例の高周
波真空溶解炉でスポンジ状の金属チタンを同様に真空中
で加熱した後、アルゴンガスを導入して所定量のアルミ
ニウムを加えて溶解して合金（Ｎｏ．１７〜１９）を作
製した。
ルゴンガス雰囲気中で、セラミックス鋳型に鋳込みテス
トピ−スを作製した。表１表および表２に作製した合金
のアルミニウム設定添加量および固溶化工程での窒素ガ
ス圧を示す。 比較例（Ｎｏ．１４〜１９、２４〜２７）実施例の高周
波真空溶解炉でスポンジ状の金属チタンを同様に真空中
で加熱した後、アルゴンガスを導入して所定量のアルミ
ニウムを加えて溶解して合金（Ｎｏ．１７〜１９）を作
製した。
【００１５】また実施例において窒素ガス圧（１００Ｔ
ｏｒｒ）を高くして窒素含量の多い合金（Ｎｏ．１４〜
１６）も同様に作製した。Ｎｏ．２４、２５はアルミニ
ウム量を３２、３６重量％に変え窒素を固溶しない場合
であり、Ｎｏ．２６はアルミニウム量は３４重量％で３
Ｔｏｒｒの窒素ガス下で合金化した場合で窒素量が不足
した例である。Ｎｏ．２７はＮｏ．１８にさらに第３成
分としてＢ（ほう素）を０．０５重量％添加した場合で
ある。
ｏｒｒ）を高くして窒素含量の多い合金（Ｎｏ．１４〜
１６）も同様に作製した。Ｎｏ．２４、２５はアルミニ
ウム量を３２、３６重量％に変え窒素を固溶しない場合
であり、Ｎｏ．２６はアルミニウム量は３４重量％で３
Ｔｏｒｒの窒素ガス下で合金化した場合で窒素量が不足
した例である。Ｎｏ．２７はＮｏ．１８にさらに第３成
分としてＢ（ほう素）を０．０５重量％添加した場合で
ある。
【００１６】得られたテストピ−スについて以下の評価
をおこなった。結果を表１および表２に示す。
をおこなった。結果を表１および表２に示す。
【００１７】
【表１】
【００１８】
【表２】
【００１９】評価項目は、化学成分の分析（合金中のア
ルミニウム量、窒素量）、常温引張試験（試験片平行部
φ５×ｌ３０ｍｍ、歪み速度１０-3Ｓ-1）、圧漏れ試験
（内部のひけ巣の有無の尺度：試験片は自動車用ケ−シ
ング、空気圧：３気圧）、組織観察（粒径、介在物の有
無を光学顕微鏡で観察）、ひけ巣の有無の観察をおこな
った。
ルミニウム量、窒素量）、常温引張試験（試験片平行部
φ５×ｌ３０ｍｍ、歪み速度１０-3Ｓ-1）、圧漏れ試験
（内部のひけ巣の有無の尺度：試験片は自動車用ケ−シ
ング、空気圧：３気圧）、組織観察（粒径、介在物の有
無を光学顕微鏡で観察）、ひけ巣の有無の観察をおこな
った。
【００２０】アルミニウムの分析値は、表１および表２
に示すように添加量に対して誤差範囲内の値を示してい
る。窒素量は、実施例の窒素ガス圧が５〜５０Ｔｏｒｒ
の範囲内では、圧を高くするにしたがい含量は多くなっ
ている。しかし比較例（Ｎｏ．１４〜１６）に示すよう
に窒素ガス圧が１００Ｔｏｒｒとなると合金中の窒素量
が１．０重量％を超えている。また窒素ガス圧が３Ｔｏ
ｒｒでは０．２重量％未満であり、少なくとも５Ｔｏｒ
ｒ以上の圧が必要である。したがって固溶化工程での窒
素ガス圧の調整により窒素量は０．２〜１．０重量％の
範囲内に保持することができる。
に示すように添加量に対して誤差範囲内の値を示してい
る。窒素量は、実施例の窒素ガス圧が５〜５０Ｔｏｒｒ
の範囲内では、圧を高くするにしたがい含量は多くなっ
ている。しかし比較例（Ｎｏ．１４〜１６）に示すよう
に窒素ガス圧が１００Ｔｏｒｒとなると合金中の窒素量
が１．０重量％を超えている。また窒素ガス圧が３Ｔｏ
ｒｒでは０．２重量％未満であり、少なくとも５Ｔｏｒ
ｒ以上の圧が必要である。したがって固溶化工程での窒
素ガス圧の調整により窒素量は０．２〜１．０重量％の
範囲内に保持することができる。
【００２１】なお、上記窒素ガス圧は、金属チタンの加
熱温度が１３００℃の時の値であり、加熱温度が異なれ
ば窒素ガス圧は異なる。また固溶化工程で窒素ガスを導
入しないと、比較例（Ｎｏ．１７〜１９）に示すように
窒素含量は０．０１重量％となり窒素はほとんど含まれ
てない。したがって、本発明の製造方法により合金中の
窒素量を所定の範囲に調整することができる。
熱温度が１３００℃の時の値であり、加熱温度が異なれ
ば窒素ガス圧は異なる。また固溶化工程で窒素ガスを導
入しないと、比較例（Ｎｏ．１７〜１９）に示すように
窒素含量は０．０１重量％となり窒素はほとんど含まれ
てない。したがって、本発明の製造方法により合金中の
窒素量を所定の範囲に調整することができる。
【００２２】窒素量が約０．４重量％のときのアルミニ
ウム量と引張強度および伸びとの関係を図１のグラフに
示す（Ｎｏ．２、６、１０、２０、２１の測定値）。ア
ルミニウム含量が３４重量％をピークとする最適量が存
在することを示している。図２はアルミニウム含量が３
４重量％のときの窒素量と強度および伸び関係を調べた
もので（Ｎｏ．５、６、７、８、２２、２３の測定
値）、本発明の範囲が強度および伸びに優れていること
を示している。
ウム量と引張強度および伸びとの関係を図１のグラフに
示す（Ｎｏ．２、６、１０、２０、２１の測定値）。ア
ルミニウム含量が３４重量％をピークとする最適量が存
在することを示している。図２はアルミニウム含量が３
４重量％のときの窒素量と強度および伸び関係を調べた
もので（Ｎｏ．５、６、７、８、２２、２３の測定
値）、本発明の範囲が強度および伸びに優れていること
を示している。
【００２３】引張試験では、合金のアルミニウム含量が
同じで、窒素含量が少ない比較例（Ｎｏ．１８）、窒素
含量が多い比較例（Ｎｏ．１５）と、実施例（Ｎｏ．５
〜８）を比較すると、実施例では強度、伸びが大幅に向
上している。圧漏れ試験では、実施例のものはいずれも
圧漏れが認められないが、窒素含量が多い比較例のもの
は介在物が存在しいずれも圧漏れが大きく、特に窒素含
量の少ない比較例の場合には粒径が大きくなり鋳造時の
ひけ巣が多く圧漏れが大きくなる。
同じで、窒素含量が少ない比較例（Ｎｏ．１８）、窒素
含量が多い比較例（Ｎｏ．１５）と、実施例（Ｎｏ．５
〜８）を比較すると、実施例では強度、伸びが大幅に向
上している。圧漏れ試験では、実施例のものはいずれも
圧漏れが認められないが、窒素含量が多い比較例のもの
は介在物が存在しいずれも圧漏れが大きく、特に窒素含
量の少ない比較例の場合には粒径が大きくなり鋳造時の
ひけ巣が多く圧漏れが大きくなる。
【００２４】Ｎｏ．２７は特開昭６３−１２５６３４号
の記載にしたがって表２に示すようにほう素を０．０５
重量％添加した場合である。Ｎｏ．２７の伸びは０．７
％とほう素や窒素を添加しないベース材の比較例Ｎｏ．
１８よりは優れている。しかし、実施例の窒素を添加し
たＮｏ．５〜８、２２、２３に比べれば劣る。組織観察
では、実施例のものでは粒径が０．１ｍｍ以下と小さ
い。しかし窒素含量が少ない比較例Ｎｏ．１７〜１９の
場合は粒径が大きい。また窒素量が１．０重量％を超え
た比較例Ｎｏ．１４〜１６の場合は粒径が小さいが、窒
化物と思われる介在物が存在する。このため比較例の合
金の鋳造品ではこの介在物の界面や、ひけ巣の発生によ
り圧漏れかおきているものと推定される。特に窒素量を
添加しない場合には、ひけ巣が存在していた。したがっ
て比較例のものでは良好な鋳物とはならない。
の記載にしたがって表２に示すようにほう素を０．０５
重量％添加した場合である。Ｎｏ．２７の伸びは０．７
％とほう素や窒素を添加しないベース材の比較例Ｎｏ．
１８よりは優れている。しかし、実施例の窒素を添加し
たＮｏ．５〜８、２２、２３に比べれば劣る。組織観察
では、実施例のものでは粒径が０．１ｍｍ以下と小さ
い。しかし窒素含量が少ない比較例Ｎｏ．１７〜１９の
場合は粒径が大きい。また窒素量が１．０重量％を超え
た比較例Ｎｏ．１４〜１６の場合は粒径が小さいが、窒
化物と思われる介在物が存在する。このため比較例の合
金の鋳造品ではこの介在物の界面や、ひけ巣の発生によ
り圧漏れかおきているものと推定される。特に窒素量を
添加しない場合には、ひけ巣が存在していた。したがっ
て比較例のものでは良好な鋳物とはならない。
【００２５】さらに、窒素の添加の有無の金属組織の１
００倍の写真を比較すると、Ａｌ３４．１重量％、窒素
０．３７重量％の１００倍の図３では組織が非常に細か
く（０．０５〜０．１ｍｍ）なっている。このためひけ
性が改善されているものと推定される。一方窒素を含ま
ないＡｌ３３．９重量％、窒素０．０１重量％の１００
倍の図４では組織は粗く（０．５〜２ｍｍ）なってい
る。このためひけ巣が発生しやすく、圧漏れが発生する
ものと考えられる。
００倍の写真を比較すると、Ａｌ３４．１重量％、窒素
０．３７重量％の１００倍の図３では組織が非常に細か
く（０．０５〜０．１ｍｍ）なっている。このためひけ
性が改善されているものと推定される。一方窒素を含ま
ないＡｌ３３．９重量％、窒素０．０１重量％の１００
倍の図４では組織は粗く（０．５〜２ｍｍ）なってい
る。このためひけ巣が発生しやすく、圧漏れが発生する
ものと考えられる。
【００２６】このＴｉＡｌ合金でバルブを作製してエン
ジンに取りつけて表５に示す実機による耐久試験をおこ
なった。使用したバルブの化学分析値を表３に示す。使
用したエンジンの種類を表４に、その試験法およびその
結果を表５に示す。
ジンに取りつけて表５に示す実機による耐久試験をおこ
なった。使用したバルブの化学分析値を表３に示す。使
用したエンジンの種類を表４に、その試験法およびその
結果を表５に示す。
【００２７】
【表３】
【００２８】
【表４】
【００２９】
【表５】 この試験によりＴｉ−Ａｌ合金のバルブは折損などの問
題が発生せず、従来のバルブ鋼と同程度の強度を示し
た。
題が発生せず、従来のバルブ鋼と同程度の強度を示し
た。
【００３０】
【発明の効果】本発明の製造方法で得られるＴｉ−Ａｌ
系合金は、窒素含量が調整されて０．２〜１．０重量％
の範囲で形成される。このＴｉ−Ａｌ系合金は窒素の含
量が従来のＴｉ−Ａｌ系合金より多く含まれることによ
り、合金の組織が微細化しひけ巣が大幅に減少するので
物性の優れた金属間化合物が形成できる。その結果、合
金の強度、延性が大幅に向上できる。
系合金は、窒素含量が調整されて０．２〜１．０重量％
の範囲で形成される。このＴｉ−Ａｌ系合金は窒素の含
量が従来のＴｉ−Ａｌ系合金より多く含まれることによ
り、合金の組織が微細化しひけ巣が大幅に減少するので
物性の優れた金属間化合物が形成できる。その結果、合
金の強度、延性が大幅に向上できる。
【００３１】したがってこのＴｉ−Ａｌ系合金は、軽量
な耐熱材として回転体などの鋳造品として実用化するこ
とができる。
な耐熱材として回転体などの鋳造品として実用化するこ
とができる。
【図１】 特定の窒素含量ときのＡｌ量と引張強度およ
び伸びとの関係のグラフである。
び伸びとの関係のグラフである。
【図２】 Ａｌ３４重量％のときの窒素量と引張強度お
よび伸びとの関係のグラフである。
よび伸びとの関係のグラフである。
【図３】 本実施例Ｎｏ．６の合金の鋳造品の金属組織
の写真である。
の写真である。
【図４】 比較例のＮｏ．１８の合金の鋳造品の金属組
織の写真である。
織の写真である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−258939（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C22C 1/00 - 14/00 C22F 1/08
Claims (4)
- 【請求項１】 Ａｌ：３０〜３８重量％に加えてＮ：
０．２〜１．０重量％を含有し、残部が実質的にＴｉと
からなり結晶粒径が０．１μｍ以下で、強度と延性に優
れたＴｉ−Ａｌ系合金。 - 【請求項２】 該Ｎ含量は０．２５重量％を超え〜１．
０重量％以下である請求項１に記載のＴｉ−Ａｌ系合
金。 - 【請求項３】 該Ａｌ含量は３０重量％〜３７重量％未
満である請求項１および請求項２に記載のＴｉ−Ａｌ系
合金。 - 【請求項４】 ８００℃以上で融点以下の温度に加熱さ
れた金属チタンを窒素ガス雰囲気中に保持して窒素をチ
タンに固溶させる固溶化工程と、窒素が固溶された該金
属チタンに真空中または不活性ガス雰囲気中でアルミニ
ウムを添加溶解してＴｉ−Ａｌ系合金とする合金化工程
と、からなるＴｉ−Ａｌ系合金の製造方法。
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