JP3190052B2 - チタン基複合材及びその製造方法 - Google Patents
チタン基複合材及びその製造方法Info
- Publication number
- JP3190052B2 JP3190052B2 JP02541491A JP2541491A JP3190052B2 JP 3190052 B2 JP3190052 B2 JP 3190052B2 JP 02541491 A JP02541491 A JP 02541491A JP 2541491 A JP2541491 A JP 2541491A JP 3190052 B2 JP3190052 B2 JP 3190052B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- titanium
- based composite
- ceramic particles
- composite material
- powder
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はチタン又はチタン合金か
らなる基材中にセラミックス粒子を分散強化させた高強
度のチタン基複合材及びその製造方法に関する。
らなる基材中にセラミックス粒子を分散強化させた高強
度のチタン基複合材及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】チタン基複合材は、理論上高い強度を有
すると共に、耐熱性及び耐食性が優れていることから、
航空宇宙分野及び自動車分野等において構造材として使
用すべく実用化が試みられている。
すると共に、耐熱性及び耐食性が優れていることから、
航空宇宙分野及び自動車分野等において構造材として使
用すべく実用化が試みられている。
【０００３】従来のチタン基複合材の製造方法を以下に
説明する。先ず、チタン又はチタン合金の粉末とセラミ
ックス粒子とを所定の割合で均一に混合し、これを原料
粉末とする。そして、この原料粉末をプレス加工して圧
粉体を得る。次いで、この圧粉体を真空中又はアルゴン
ガス中にて加熱して焼結させる。これにより、チタン基
複合材を得ることができる。
説明する。先ず、チタン又はチタン合金の粉末とセラミ
ックス粒子とを所定の割合で均一に混合し、これを原料
粉末とする。そして、この原料粉末をプレス加工して圧
粉体を得る。次いで、この圧粉体を真空中又はアルゴン
ガス中にて加熱して焼結させる。これにより、チタン基
複合材を得ることができる。
【０００４】また、ホットプレス又は熱間静水圧プレス
装置を使用し、前記原料粉末を加圧すると同時に加熱し
て焼結させることによりチタン基複合材からなる所望の
形状の製品を得ることも試みられている。
装置を使用し、前記原料粉末を加圧すると同時に加熱し
て焼結させることによりチタン基複合材からなる所望の
形状の製品を得ることも試みられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のチタン基複合材には以下に示す問題点がある。
即ち、従来の製造方法においては、焼結の際に金属チタ
ンの液相部がセラミックス粒子の表面に接触する。そう
すると、液相部の活性なチタンは強化粒子であるセラミ
ックスと激しく反応する。その結果、所望のチタン基複
合材を容易に得ることができないばかりでなく、チタン
とセラミックス粒子との界面に脆い反応生成物が形成さ
れる。このため、従来方法により製造されたチタン基複
合材は、延性が低いと共にその強度が理論強度よりも著
しく低いものとなってしまう。
た従来のチタン基複合材には以下に示す問題点がある。
即ち、従来の製造方法においては、焼結の際に金属チタ
ンの液相部がセラミックス粒子の表面に接触する。そう
すると、液相部の活性なチタンは強化粒子であるセラミ
ックスと激しく反応する。その結果、所望のチタン基複
合材を容易に得ることができないばかりでなく、チタン
とセラミックス粒子との界面に脆い反応生成物が形成さ
れる。このため、従来方法により製造されたチタン基複
合材は、延性が低いと共にその強度が理論強度よりも著
しく低いものとなってしまう。
【０００６】下記化学式１及び２は、夫々セラミックス
がＳｉＣ及びＡｌ2 Ｏ3 の場合のチタンとセラミックス
との反応を示したものである。
がＳｉＣ及びＡｌ2 Ｏ3 の場合のチタンとセラミックス
との反応を示したものである。
【０００７】
【化１】３Ｔｉ＋２ＳｉＣ→ＴｉＳｉ2 ＋２ＴｉＣ
【０００８】
【化２】 １３Ｔｉ＋６Ａｌ2 Ｏ3 →４ＴｉＡｌ3 ＋９ＴｉＯ2 この化学式１，２において、ＴｉＳｉ2 及びＴｉＡｌ3
はいずれも金属間化合物であり、ＴｉＣ及びＴｉＯ2 は
夫々チタン炭化物及びチタン酸化物である。これらの反
応生成物は、いずれも極めて脆いという性質を有してい
る。
はいずれも金属間化合物であり、ＴｉＣ及びＴｉＯ2 は
夫々チタン炭化物及びチタン酸化物である。これらの反
応生成物は、いずれも極めて脆いという性質を有してい
る。
【０００９】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、チタン又はチタン合金とセラミックス粒子
との界面に脆い反応生成物が生じることを回避してセラ
ミックス粒子とチタン又はチタン合金との良好な接着性
を確保することにより強度及び延性を著しく高めたチタ
ン基複合材及びその製造方法を提供することを目的とす
る。
のであって、チタン又はチタン合金とセラミックス粒子
との界面に脆い反応生成物が生じることを回避してセラ
ミックス粒子とチタン又はチタン合金との良好な接着性
を確保することにより強度及び延性を著しく高めたチタ
ン基複合材及びその製造方法を提供することを目的とす
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明に係るチタン基複
合材は、チタン又はチタン合金からなる基材中に、窒化
チタン膜で被覆されたセラミックス粒子が分散されてお
り、前記セラミックス粒子と前記基材との間に両者の反
応生成物が存在しないことを特徴とする。
合材は、チタン又はチタン合金からなる基材中に、窒化
チタン膜で被覆されたセラミックス粒子が分散されてお
り、前記セラミックス粒子と前記基材との間に両者の反
応生成物が存在しないことを特徴とする。
【００１１】本発明に係るチタン基複合材の製造方法
は、セラミックス粒子の表面上に窒化チタン膜を形成す
る工程と、このセラミックス粒子とチタン又はチタン合
金粉末とを混合する工程と、この混合粉末を焼結させる
工程とを有し、前記セラミックス粒子と前記基材との間
に両者の反応生成物が存在しないことを特徴とする。
は、セラミックス粒子の表面上に窒化チタン膜を形成す
る工程と、このセラミックス粒子とチタン又はチタン合
金粉末とを混合する工程と、この混合粉末を焼結させる
工程とを有し、前記セラミックス粒子と前記基材との間
に両者の反応生成物が存在しないことを特徴とする。
【００１２】
【作用】本願発明者等はチタン又はチタン合金とセラミ
ックス粒子との界面の接着性を高めるべく種々実験研究
を重ねた。その結果、予めセラミックス粒子を窒化チタ
ン膜で被覆し、このセラミックス粒子をチタン又はチタ
ン合金中に分散させることにより、高強度且つ高延性の
チタン基複合材を得ることができることが判明した。本
発明はこれらの実験結果に基づいてなされたものであ
る。
ックス粒子との界面の接着性を高めるべく種々実験研究
を重ねた。その結果、予めセラミックス粒子を窒化チタ
ン膜で被覆し、このセラミックス粒子をチタン又はチタ
ン合金中に分散させることにより、高強度且つ高延性の
チタン基複合材を得ることができることが判明した。本
発明はこれらの実験結果に基づいてなされたものであ
る。
【００１３】即ち、本発明においては、チタン又はチタ
ン合金からなる基材中に窒化チタン膜で被覆されたセラ
ミックス粒子が分散されている。これにより、チタン又
はチタン合金とセラミックス粒子との良好な界面接着性
を確保でき、強度及び延性が高いチタン基複合材を得る
ことができる。
ン合金からなる基材中に窒化チタン膜で被覆されたセラ
ミックス粒子が分散されている。これにより、チタン又
はチタン合金とセラミックス粒子との良好な界面接着性
を確保でき、強度及び延性が高いチタン基複合材を得る
ことができる。
【００１４】また、本発明方法においては、先ず、セラ
ミックス粒子の表面上に窒化チタン膜を形成する。次い
で、このセラミックス粒子とチタン又はチタン合金粉末
とを混合し、この混合粉末を焼結させる。この場合に、
セラミックス粒子は窒化チタン膜で覆われているため、
チタンの液相部とセラミックス粒子とが直接接触するこ
とを回避でき、チタン又はチタン合金とセラミックス粒
子との界面に脆い反応生成物が生じることを防止でき
る。これにより、上述の強度及び延性が高いチタン基複
合材を容易に製造することができる。
ミックス粒子の表面上に窒化チタン膜を形成する。次い
で、このセラミックス粒子とチタン又はチタン合金粉末
とを混合し、この混合粉末を焼結させる。この場合に、
セラミックス粒子は窒化チタン膜で覆われているため、
チタンの液相部とセラミックス粒子とが直接接触するこ
とを回避でき、チタン又はチタン合金とセラミックス粒
子との界面に脆い反応生成物が生じることを防止でき
る。これにより、上述の強度及び延性が高いチタン基複
合材を容易に製造することができる。
【００１５】
【実施例】次に、本発明の実施例について、その特許請
求の範囲から外れる比較例と比較して説明する。
求の範囲から外れる比較例と比較して説明する。
【００１６】先ず、平均粒径が５μｍの炭化ケイ素（Ｓ
ｉＣ）粉末に対して窒化チタンのイオンプレーティング
を実施して、炭化ケイ素粒子の表面上に厚さが１μｍの
窒化チタン膜を形成した。次に、この窒化チタン膜が設
けられた炭化ケイ素粉末とチタン粉末とを１：９の質量
比で均一に混合した。そして、この混合粉末を鉄ケース
に充填した後、このケースを密閉した。次に、熱間静水
圧プレス装置を使用して、温度が１２００℃、圧力が１
０００気圧の条件で前記ケース内の混合粉末を焼結させ
た。次いで、機械加工により前記鉄ケースを焼結体から
剥離した。これにより、炭化ケイ素を５質量％含有した
本実施例のチタン基複合材を得た。
ｉＣ）粉末に対して窒化チタンのイオンプレーティング
を実施して、炭化ケイ素粒子の表面上に厚さが１μｍの
窒化チタン膜を形成した。次に、この窒化チタン膜が設
けられた炭化ケイ素粉末とチタン粉末とを１：９の質量
比で均一に混合した。そして、この混合粉末を鉄ケース
に充填した後、このケースを密閉した。次に、熱間静水
圧プレス装置を使用して、温度が１２００℃、圧力が１
０００気圧の条件で前記ケース内の混合粉末を焼結させ
た。次いで、機械加工により前記鉄ケースを焼結体から
剥離した。これにより、炭化ケイ素を５質量％含有した
本実施例のチタン基複合材を得た。
【００１７】一方、窒化チタン膜が設けられていない炭
化ケイ素粉末及び金属チタン粉末を１：９の質量比で配
合し、この混合粉末を上述の実施例と同様の方法により
焼結させて、炭化ケイ素を５質量％含有した比較例のチ
タン基複合材を製造した。
化ケイ素粉末及び金属チタン粉末を１：９の質量比で配
合し、この混合粉末を上述の実施例と同様の方法により
焼結させて、炭化ケイ素を５質量％含有した比較例のチ
タン基複合材を製造した。
【００１８】このようにして得た実施例及び比較例に係
るチタン基複合材について、引張強度及び伸びを測定し
た。その結果を下記表１に示す。
るチタン基複合材について、引張強度及び伸びを測定し
た。その結果を下記表１に示す。
【００１９】
【表１】
【００２０】この表１から明らかなように、本実施例に
係るチタン基複合材は引張強度及び伸びが夫々７８４Ｍ
Ｐａ及び１２％であり、強度及び延性が共に優れたもの
であった。
係るチタン基複合材は引張強度及び伸びが夫々７８４Ｍ
Ｐａ及び１２％であり、強度及び延性が共に優れたもの
であった。
【００２１】一方、チタン粉末とセラミックス粉末とを
混合して焼結させただけの比較例は、引張強度及び伸び
の双方の特性が実施例に比して劣るものであった。
混合して焼結させただけの比較例は、引張強度及び伸び
の双方の特性が実施例に比して劣るものであった。
【００２２】なお、本発明において使用可能なセラミッ
クスは、上述のＳｉＣに限定されるものではなく、Ｃｒ
2 Ｏ3 、ＴｉＯ2 、ＺｒＯ2 、ＭｇＯ及びＹ2 Ｏ3 等の
酸化物系セラミックス、Ｓｉ3 Ｎ4 、ＴｉＮ、ＢＮ及び
ＡｌＮ等の窒化物系セラミックス、ＴｉＣ、Ｂ4 Ｃ、Ｃ
ｒＣ2 及びＷＣ等の炭化物系セラミックス、ＺｒＢ2 及
びＴｉＢ2 等のホウ化物系セラミックス並びにサイアロ
ン等、種々のものを使用することができる。また、これ
らのセラミックスを２種類以上混合して使用することも
できる。
クスは、上述のＳｉＣに限定されるものではなく、Ｃｒ
2 Ｏ3 、ＴｉＯ2 、ＺｒＯ2 、ＭｇＯ及びＹ2 Ｏ3 等の
酸化物系セラミックス、Ｓｉ3 Ｎ4 、ＴｉＮ、ＢＮ及び
ＡｌＮ等の窒化物系セラミックス、ＴｉＣ、Ｂ4 Ｃ、Ｃ
ｒＣ2 及びＷＣ等の炭化物系セラミックス、ＺｒＢ2 及
びＴｉＢ2 等のホウ化物系セラミックス並びにサイアロ
ン等、種々のものを使用することができる。また、これ
らのセラミックスを２種類以上混合して使用することも
できる。
【００２３】更に、セラミックス粒子表面に対する窒化
チタン膜の被覆は、上述したイオンプレーティング法に
よる外に、例えばプラズマＣＶＤ（化学気相成長）法等
によっても実施することができる。
チタン膜の被覆は、上述したイオンプレーティング法に
よる外に、例えばプラズマＣＶＤ（化学気相成長）法等
によっても実施することができる。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、チ
タン又はチタン合金からなる基材中に窒化チタン膜で被
覆されたセラミックス粒子が分散されているから、チタ
ン又はチタン合金とセラミックス粒子との良好な界面接
着性を確保でき、強度及び延性が優れたチタン基複合材
を得ることができる。
タン又はチタン合金からなる基材中に窒化チタン膜で被
覆されたセラミックス粒子が分散されているから、チタ
ン又はチタン合金とセラミックス粒子との良好な界面接
着性を確保でき、強度及び延性が優れたチタン基複合材
を得ることができる。
【００２５】また、本発明方法によれば、セラミックス
粒子の表面上に窒化チタン膜を形成した後、このセラミ
ックス粒子とチタン又はチタン合金粉末との混合粉末を
焼結させるから、チタン又はチタン合金とセラミックス
粒子との界面に脆い反応生成物が生成されることを回避
できる。このため、上述の強度及び延性が優れたチタン
基複合材を容易に製造することができる。
粒子の表面上に窒化チタン膜を形成した後、このセラミ
ックス粒子とチタン又はチタン合金粉末との混合粉末を
焼結させるから、チタン又はチタン合金とセラミックス
粒子との界面に脆い反応生成物が生成されることを回避
できる。このため、上述の強度及び延性が優れたチタン
基複合材を容易に製造することができる。
Claims (2)
- 【請求項１】 チタン又はチタン合金からなる基材中
に、窒化チタン膜で被覆されたセラミックス粒子が分散
されており、前記セラミックス粒子と前記基材との間に
両者の反応生成物が存在しないことを特徴とするチタン
基複合材。 - 【請求項２】 セラミックス粒子の表面上に窒化チタン
膜を形成する工程と、このセラミックス粒子とチタン又
はチタン合金粉末とを混合する工程と、この混合粉末を
焼結させる工程とを有し、前記セラミックス粒子と前記
基材との間に両者の反応生成物が存在しないことを特徴
とするチタン基複合材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02541491A JP3190052B2 (ja) | 1991-01-24 | 1991-01-24 | チタン基複合材及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02541491A JP3190052B2 (ja) | 1991-01-24 | 1991-01-24 | チタン基複合材及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04247843A JPH04247843A (ja) | 1992-09-03 |
| JP3190052B2 true JP3190052B2 (ja) | 2001-07-16 |
Family
ID=12165281
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02541491A Expired - Fee Related JP3190052B2 (ja) | 1991-01-24 | 1991-01-24 | チタン基複合材及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3190052B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101803062B (zh) * | 2007-09-21 | 2013-11-20 | 罗伯特.博世有限公司 | 电池组 |
-
1991
- 1991-01-24 JP JP02541491A patent/JP3190052B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101803062B (zh) * | 2007-09-21 | 2013-11-20 | 罗伯特.博世有限公司 | 电池组 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04247843A (ja) | 1992-09-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI477443B (zh) | 被覆碳化矽之碳基材之製造方法以及被覆碳化矽之碳基材與碳化矽碳複合燒結體、被覆陶瓷之碳化矽碳複合燒結體和碳化矽碳複合燒結體之製造方法 | |
| JP2863675B2 (ja) | 粒子強化複合材の製造方法 | |
| EP0310043A2 (en) | Oxidation resistant, high temperature thermal cycling resistant coating on silicon-based substrates and process for the production thereof | |
| JPH07118070A (ja) | 窒化ケイ素系セラミックス焼結体 | |
| JP3190052B2 (ja) | チタン基複合材及びその製造方法 | |
| JP3190053B2 (ja) | チタン基複合材及びその製造方法 | |
| Sun et al. | Synthesis and consolidation of ternary compound Ti3SiC2 from green compact of mixed powders | |
| JPH07507973A (ja) | 窒化アルミニウムの薄膜金属化及びロウ付け | |
| JPH05310474A (ja) | 高靭性高圧相窒化硼素焼結体 | |
| JP4171916B2 (ja) | 耐熱性被覆部材 | |
| JPH04247846A (ja) | チタン基複合材及びその製造方法 | |
| JPH04247844A (ja) | チタン基複合材及びその製造方法 | |
| JP4458692B2 (ja) | 複合材料 | |
| JP4976626B2 (ja) | 焼結合金材料、その製造方法、およびそれらを用いた機械構造部材 | |
| JPH0711041B2 (ja) | セラミックス粒子強化チタン複合材料 | |
| JPH0292872A (ja) | セラミック体と銅材の接合方法 | |
| JPH0772336B2 (ja) | 金属層を有するセラミックス基体およびその製造方法 | |
| JP4189676B2 (ja) | 耐熱性被覆部材 | |
| JPH07172923A (ja) | 工具用高靱性硬質焼結体の製造方法 | |
| JP2675187B2 (ja) | 傾斜窒化珪素複合材料及びその製造方法 | |
| JPH02258948A (ja) | セラミックス粒子強化チタン複合材料 | |
| JPH01152233A (ja) | ニッケル含有合金の使用法およびその製造法 | |
| JP2941449B2 (ja) | セラミック体と金属部材の接合構造 | |
| JP4081574B2 (ja) | 耐熱性被覆部材の製造方法 | |
| JP3523665B2 (ja) | セラミックス表面への金属層の形成方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |