JP3194004B2 - ＴｉＡｌ基合金 - Google Patents
ＴｉＡｌ基合金Info
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- based alloy
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Description
【産業上の利用分野】この発明は、ＴｉＡｌ基合金に関
するものである。さらに詳しくは、この発明は、常温延
性が大きく、成形加工が容易な、高強度・高延性のＴｉ
Ａｌ基合金に関するものである。
するものである。さらに詳しくは、この発明は、常温延
性が大きく、成形加工が容易な、高強度・高延性のＴｉ
Ａｌ基合金に関するものである。
【従来の技術とその課題】従来より、軽量耐熱合金とし
てＴｉ−Ａｌ系金属間化合物が知られており、航空・宇
宙材料、タービン用材料等の諸分野においてその実用化
への努力が精力的に進められている。しかしながら、こ
のＴｉＡｌ系合金については、延性が乏しいことから、
その成形加工が難しいという問題がある。このため、Ｔ
ｉＡｌ系合金の組織や組成を制御してこの延性を改善し
ようとの試みが種々なされてきている。このような試み
として、多結晶ＴｉＡｌ基合金が知られており、モル％
として、Ｔｉ４８〜５２、Ａｌ４７〜４８、Ｍ（Ｍｎ、
Ｃｒ、Ｖ、Ｍｏ等）１〜４の組成を有し、いずれもγ相
に１５ｖｏｌ％以下のα2相もしくは若干量のβ相を含
むものが知られている。しかしながら、これらの合金
は、常温延性を改善するための組織制御においては、極
めて厳しい加工熱処理条件が要求されるばかりか、こう
して得られる常温延性はいずれも５％に満たないのが実
情である。また、モル％としてＴｉ４５〜５１．５、Ａ
ｌ４８〜５０、Ｖ０．５〜５、特にＴｉ４９．５〜５
１．５、Ａｌ４８、Ｖ１〜２．５の組成からなる合金が
知られており、加工熱処理材は、５３０Ｋで５．１％の
延性を示す。しかしこの合金の場合にも、常温延性は
２．３％以下にとどまっている。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って、従来技術の欠
点を克服し、常温延性を増大し、成形加工を容易とする
ことができ、しかも高強度材が実現される、新しいＴｉ
Ａｌ基合金を提供することを目的としている。
てＴｉ−Ａｌ系金属間化合物が知られており、航空・宇
宙材料、タービン用材料等の諸分野においてその実用化
への努力が精力的に進められている。しかしながら、こ
のＴｉＡｌ系合金については、延性が乏しいことから、
その成形加工が難しいという問題がある。このため、Ｔ
ｉＡｌ系合金の組織や組成を制御してこの延性を改善し
ようとの試みが種々なされてきている。このような試み
として、多結晶ＴｉＡｌ基合金が知られており、モル％
として、Ｔｉ４８〜５２、Ａｌ４７〜４８、Ｍ（Ｍｎ、
Ｃｒ、Ｖ、Ｍｏ等）１〜４の組成を有し、いずれもγ相
に１５ｖｏｌ％以下のα2相もしくは若干量のβ相を含
むものが知られている。しかしながら、これらの合金
は、常温延性を改善するための組織制御においては、極
めて厳しい加工熱処理条件が要求されるばかりか、こう
して得られる常温延性はいずれも５％に満たないのが実
情である。また、モル％としてＴｉ４５〜５１．５、Ａ
ｌ４８〜５０、Ｖ０．５〜５、特にＴｉ４９．５〜５
１．５、Ａｌ４８、Ｖ１〜２．５の組成からなる合金が
知られており、加工熱処理材は、５３０Ｋで５．１％の
延性を示す。しかしこの合金の場合にも、常温延性は
２．３％以下にとどまっている。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って、従来技術の欠
点を克服し、常温延性を増大し、成形加工を容易とする
ことができ、しかも高強度材が実現される、新しいＴｉ
Ａｌ基合金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、上記課題を
解決するものとして、組成においてＡｌ３５〜４４モル
％未満およびＶ５〜２０モル％を含有し、残部が実質的
にＴｉであって、γ相、α2相およびβ相の３相が共存
している高強度・高延性のＴｉＡｌ基合金を提供する。
また、この発明は、上記合金において、平均結晶粒径１
０μｍ以下の等軸粒を有し、共存する３相が均一分散さ
れている合金も提供する。
解決するものとして、組成においてＡｌ３５〜４４モル
％未満およびＶ５〜２０モル％を含有し、残部が実質的
にＴｉであって、γ相、α2相およびβ相の３相が共存
している高強度・高延性のＴｉＡｌ基合金を提供する。
また、この発明は、上記合金において、平均結晶粒径１
０μｍ以下の等軸粒を有し、共存する３相が均一分散さ
れている合金も提供する。
【作用】上記の通りのこの発明の合金においては、軽量
耐熱材料として従来知られているＴｉ−Ａｌ系化合物の
常温延性と比較して、極めて大きな延性を示し、高温加
工等による成形加工も容易であり、しかも常温〜１０７
０Ｋの温度ではＴｉＡｌ−γ単相合金よりも優れた強度
を有している。この合金は、上記の通り、γ相（Ｌ１０
構造）をベースとし、α2相（ＤＯ19構造）およびβ
相（Ｂ２構造）の３相が共存する組成であるために高温
加工および熱処理において原子の拡散が容易でなく、結
晶粒の粗大化が抑制され、微細な組織を得られる。ま
た、超塑性等の利用により恒温における成形加工は極め
て容易である。さらに、組織制御された合金は、常温〜
１０７０Ｋにおいて、ＴｉＡｌ−γ単相合金よりも高強
度、高延性を有している。以下に、実施例を示し、さら
に詳しくこの発明の合金について説明する。
耐熱材料として従来知られているＴｉ−Ａｌ系化合物の
常温延性と比較して、極めて大きな延性を示し、高温加
工等による成形加工も容易であり、しかも常温〜１０７
０Ｋの温度ではＴｉＡｌ−γ単相合金よりも優れた強度
を有している。この合金は、上記の通り、γ相（Ｌ１０
構造）をベースとし、α2相（ＤＯ19構造）およびβ
相（Ｂ２構造）の３相が共存する組成であるために高温
加工および熱処理において原子の拡散が容易でなく、結
晶粒の粗大化が抑制され、微細な組織を得られる。ま
た、超塑性等の利用により恒温における成形加工は極め
て容易である。さらに、組織制御された合金は、常温〜
１０７０Ｋにおいて、ＴｉＡｌ−γ単相合金よりも高強
度、高延性を有している。以下に、実施例を示し、さら
に詳しくこの発明の合金について説明する。
【実施例】実施例１ モル％として４３．７、Ｔｉ４３．６Ａｌ、１２．７Ｖ
の組成プラズマ溶解材を均質化熱処理後、恒温鍛造およ
び熱処理を加えてミクロ組織を調整した。この組成合金
の１２７０Ｋにおける平衡状態図での位置は図１（ａ）
である。恒温加工材は加工繊維組織を若干含み、平均結
晶粒径約６μｍの等軸粒組織である。熱処理材は加工繊
維組織が消失し均質なミクロ組織となり平均結晶粒径は
約７μｍの等軸粒である。これらの材料は常温におい
て、強度および延性が大きく、図２ （ａ）に１例として引張試験後の試験片に見られる塑性
変形の様子を示したように、塑性変形が均一に生じ、均
一微細なすべり変形および双晶変形を示している。降伏
強さおよび伸びはそれぞれ６１０〜６３０ＭＰａ，２．
１〜３．６％を示す。その１例を図３に示した。実施例２ モル％で５１．５Ｔｉ、３９．２Ａｌ、９．３Ｖ、の組
成の材料（図１（ｂ））を実施例１と同様の加工熱処理
を加えて平均結晶粒径約５〜７μｍの均質なミクロ組織
にした。これらの材料は、実施例１と同様に高強度、高
延性を示す。図２（ｂ）に１例として引張試験後の試験
片に見られる塑性変形の様子を示したように塑性変形が
均一に生じ、均一微細なすべり変形および双晶変形を示
している。降伏強さおよび伸びは，それぞれ６１０〜７
１０ＭＰａ，６．０〜８．２３％を示す。その１例を図
３に示した。実施例３ モル％で５１．４Ｔｉ、４３．６Ａｌ、５Ｖ、の組成の
材料（図１（ｃ））を実施例１と同様の加工熱処理を加
えてミクロ組織の調整をした。この材料には粒径１００
μｍ以上の層状組織および粒径約３０μｍの粗大粒を若
干含むが残りは結晶粒径は３〜４μｍの微細な組織であ
る。これらの材料は、実施例１と同様に、高強度、高延
性を示す。図２（ｃ）に１例として引張試験後の試験片
に見られる塑性変形の様子を示したように塑性変形が均
一に生じ、均一微細なすべり変形および双晶変形を示し
ている。常温強さおよび伸びは，それぞれ４９０〜６８
０ＭＰａ，４．４〜５．２％を示す。その１例を図３に
示す。実施例４ 実施例１〜３の合金について高温における機械的性質を
評価した。その結果、１０７０Ｋにおいて降伏強さは４
５０〜５００ＭＰａ、伸びは７０〜１３０％を示した。
γ単相合金の同温度における同特性は２４０〜２６０Ｍ
Ｐａ、３０〜８５％であり、これと比較してこの発明の
合金は優れた高温強度、高延性を示した。
の組成プラズマ溶解材を均質化熱処理後、恒温鍛造およ
び熱処理を加えてミクロ組織を調整した。この組成合金
の１２７０Ｋにおける平衡状態図での位置は図１（ａ）
である。恒温加工材は加工繊維組織を若干含み、平均結
晶粒径約６μｍの等軸粒組織である。熱処理材は加工繊
維組織が消失し均質なミクロ組織となり平均結晶粒径は
約７μｍの等軸粒である。これらの材料は常温におい
て、強度および延性が大きく、図２ （ａ）に１例として引張試験後の試験片に見られる塑性
変形の様子を示したように、塑性変形が均一に生じ、均
一微細なすべり変形および双晶変形を示している。降伏
強さおよび伸びはそれぞれ６１０〜６３０ＭＰａ，２．
１〜３．６％を示す。その１例を図３に示した。実施例２ モル％で５１．５Ｔｉ、３９．２Ａｌ、９．３Ｖ、の組
成の材料（図１（ｂ））を実施例１と同様の加工熱処理
を加えて平均結晶粒径約５〜７μｍの均質なミクロ組織
にした。これらの材料は、実施例１と同様に高強度、高
延性を示す。図２（ｂ）に１例として引張試験後の試験
片に見られる塑性変形の様子を示したように塑性変形が
均一に生じ、均一微細なすべり変形および双晶変形を示
している。降伏強さおよび伸びは，それぞれ６１０〜７
１０ＭＰａ，６．０〜８．２３％を示す。その１例を図
３に示した。実施例３ モル％で５１．４Ｔｉ、４３．６Ａｌ、５Ｖ、の組成の
材料（図１（ｃ））を実施例１と同様の加工熱処理を加
えてミクロ組織の調整をした。この材料には粒径１００
μｍ以上の層状組織および粒径約３０μｍの粗大粒を若
干含むが残りは結晶粒径は３〜４μｍの微細な組織であ
る。これらの材料は、実施例１と同様に、高強度、高延
性を示す。図２（ｃ）に１例として引張試験後の試験片
に見られる塑性変形の様子を示したように塑性変形が均
一に生じ、均一微細なすべり変形および双晶変形を示し
ている。常温強さおよび伸びは，それぞれ４９０〜６８
０ＭＰａ，４．４〜５．２％を示す。その１例を図３に
示す。実施例４ 実施例１〜３の合金について高温における機械的性質を
評価した。その結果、１０７０Ｋにおいて降伏強さは４
５０〜５００ＭＰａ、伸びは７０〜１３０％を示した。
γ単相合金の同温度における同特性は２４０〜２６０Ｍ
Ｐａ、３０〜８５％であり、これと比較してこの発明の
合金は優れた高温強度、高延性を示した。
【図１】Ｔｉ−Ａｌ−Ｖ３元系の１２７０Ｋにおける平
衡状態図である。
衡状態図である。
【図２】引張試験後の試験片に見られる塑性変形の様子
を示した図面に変わる写真である。
を示した図面に変わる写真である。
【図３】実施例材料の常温引張試験から求めた公称応力
−公称ひずみ関係図である。
−公称ひずみ関係図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−255827（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】 組成においてＡｌ３５〜４４モル％未満
およびＶ５〜２０モル％を含有し、残部が実質的にＴｉ
であって、γ相、α2相およびβ相の３相が共存してい
る高強度・高延性のＴｉＡｌ基合金。 - 【請求項２】 平均結晶粒径１０μｍ以下の等軸粒を有
し、共存する３相が均一分散されている請求項１のＴｉ
Ａｌ基合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34690693A JP3194004B2 (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | ＴｉＡｌ基合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34690693A JP3194004B2 (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | ＴｉＡｌ基合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07188816A JPH07188816A (ja) | 1995-07-25 |
| JP3194004B2 true JP3194004B2 (ja) | 2001-07-30 |
Family
ID=18386620
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34690693A Expired - Lifetime JP3194004B2 (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | ＴｉＡｌ基合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3194004B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05255827A (ja) * | 1992-03-13 | 1993-10-05 | Sumitomo Metal Ind Ltd | ＴｉＡｌ金属間化合物基合金の製造方法 |
-
1993
- 1993-12-27 JP JP34690693A patent/JP3194004B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07188816A (ja) | 1995-07-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |