JP3493689B2 - チタンアルミナイド鋳造部品の熱処理方法 - Google Patents

チタンアルミナイド鋳造部品の熱処理方法

Info

Publication number
JP3493689B2
JP3493689B2 JP18341693A JP18341693A JP3493689B2 JP 3493689 B2 JP3493689 B2 JP 3493689B2 JP 18341693 A JP18341693 A JP 18341693A JP 18341693 A JP18341693 A JP 18341693A JP 3493689 B2 JP3493689 B2 JP 3493689B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
titanium aluminide
temperature
heat treatment
phase
treatment method
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 - Lifetime
Application number
JP18341693A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0718392A (ja
Inventor
謙治 松田
貞郎 錦織
Original Assignee
石川島播磨重工業株式会社
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 石川島播磨重工業株式会社 filed Critical 石川島播磨重工業株式会社
Priority to JP18341693A priority Critical patent/JP3493689B2/ja
Publication of JPH0718392A publication Critical patent/JPH0718392A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3493689B2 publication Critical patent/JP3493689B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、機械・装置部品に適用
されるチタンアルミナイド鋳造部品の製造方法に係り、
特にタービン部品や自動車エンジン部品などの高性能化
を実現できるチタンアルミナイド鋳造部品の熱処理方法
に関する。 【0002】 【従来の技術】近年Ti−Al系金属間化合物であるT
iリッチTiAlが軽量耐熱材料として注目されてい
る。その理由は当該チタンアルミナイドはニッケル基耐
熱合金よりも高温での比強度に優れ、チタン合金よりも
耐熱性、耐酸化性及び耐水素脆化性に優れているためで
ある。これらの特性はタービン部品等への適用に望まし
く、その実用化が待たれている。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】しかし、このチタンア
ルミナイドは常温延性が低いこと、また延性が発現され
る700℃以上の高温においても歪速度依存性が大きく
加工性が悪いことから、いまだに実用材料として確立さ
れていない。これらの欠点を解決することができれば、
次世代ジェットエンジン等の実現に大きく貢献すること
ができる。 【0004】そのため多くの学術的研究が活発に行わ
れ、また特願昭61−41740号、特願平1−298
127号、特願平1−96145号、特願平1−335
789号等に粒界強化、双晶変形利用、結晶粒微細化に
よって常温延性を改善する方法が提案されている。 【0005】一方多くの研究者の経験や本発明者らの研
究で、研削や研磨という機械加工に起因する表面硬化層
の存在がチタンアルミナイドの延性低下に大きく影響し
ていることが分かっている。さらに上述の提案等によっ
て優れた材質上の改良を実現できるとしても例えばシュ
ラウド付きタービンブレードのような薄肉複雑形状の部
品を鍛造や研削という方法によって製造することは極め
て困難か不可能なことであり、これらの解決方法も提案
されないとチタンアルミナイド実部品への適用は実現す
ることはできない。 【0006】本出願人は、この点に鑑み、特願平2−2
01373号において、鋳造性に優れたチタンアルミナ
イドを提案した。この出願において提案したチタンアル
ミナイドは、チタンボライドが均一微細に分散されてい
たミクロ組織を有するもので薄肉複雑形状の部品を容易
に鋳造成形できるものであったが、この分散相が疲労破
壊の起点となり得るため、特願平4−69832号にお
いてチタンボライドの分散のない鋳造性に優れたチタン
アルミナイドを提案した。 【0007】しかし鋳造品である以上成分偏析やミクロ
ポロシィの存在という問題があり、また精密鋳造品とは
いえ一部機械加工による寸法制度等の確保の必要があ
り、高い延性を持つ実際の最終形状部品を製造するため
にはなお解決すべき点があった。 そこで、本発明は、
熱処理手段によってこれらを解決できるチタンアルミナ
イド鋳造部品の熱処理方法を提供することにある。 【0008】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、重量百分率でAl31.5〜33.5%、
Fe1.5〜2.3%、B0.07〜0.12%を含有
し、さらにV1.5〜2.0%もしくはNb1.5〜
2.0%を含有し、残部がTi及び不可避不純物からな
Ti−Al−Fe−B系チタンアルミナイドにおい
て、下記(1) 式によって 与えられる温度で、15〜20時間均質化処理を施した
鋳造素材に、必要な機械加工を加えて最終形状製品と
し、これに(2) 式によって 与えられる温度で2〜5時間調質処理を施すことを特徴
とするチタンアルミナイド鋳造部品の熱処理方法であ
る。 【0009】 【作用】先ず、Ti−Al−Fe−B系チタンアルミナ
イドの成分は、重量百分率で、Al31.5〜33.5
%、Fe1.5〜2.3%、V1.5〜2.0又は3.
8〜4.8%、B0.07〜0.12%を含有し、残部
がTi及び不可避不純物からなる。またVの代りにNb
を1.5〜2.0重量%加えてもよい。 【0010】これら合金成分を溶融して所望の形状に鋳
造した後、上記(1) 式の温度で所定時間均質処理を施す
ことで常温延性に優れた鋳造品とでき、これを機械加工
し最終形状製品とした後、上記(2) 式の温度で調質する
ことで高性能化されたチタンアルミナイドとすることが
できる。 【0011】以上において、望ましい機械的特性値を与
える成分元素の組合せが鋳造素材全体に均一に実現され
ていない場合は試験片の採取位置によって試験結果が異
なり、また成分元素の偏析がない場合でも例えば鋳造組
織に大きな差異がある場合には、例えば破壊靭性値や疲
労強度といったデータに違いがみられる。 【0012】これら偏析や鋳造組織は、凝固−冷却過程
の自然現象であるため、結晶制御合金製造技術を適用し
ない限り必然的に発生する。従っていわゆる金属工業で
は焼鈍や鍛造・圧延等による鋳造組織の破壊・微細化と
いう手段が一般に採用される。しかしニアネットシェイ
プ成形の精密鋳造では鋳造組織の破壊・微細化というこ
とは採用し得ないことである。 【0013】本発明にかかるTi−AL−Fe−B系チ
タンアルミナイドは、いわゆるγ相、α2 相以外のチタ
ンボライドの晶出分散やβ相の析出分散が核や障壁とな
り、微細で均一な鋳造組織を提供するという鋳造材料と
しては決定的な利点を有するが、成分偏析を皆無にする
ことは不可能である。 【0014】そこで、成分の均質化を目的とする焼鈍
は、再結晶による結晶粒粗大化をもたらす可能性を含む
場合が多い。前述の常温延性改善の提案にもあることか
ら分かるようにチタンアルミナイドでは結晶粒粗大化を
抑制する優れた材料であるが、本発明者等は主としてA
l含有量の異なる試料についてα+γ→αの遷移温度を
特定し、結晶粒粗大化をもたらさず、かつ均質化を確実
に達成できる条件を求めて研究し、(1) 式で与えられる
温度で15〜20時間焼鈍すべきことを把握した。 【0015】この焼鈍後、機械加工を施し(2) 式で調質
を行うことで延性の改善がなされる。 【0016】この(1) 式は、本発明の合金系の均質化処
理温度領域が、以下の条件を満足しなければならないこ
とが種々の実験結果から確かめられ求められたものであ
る。 【0017】すなわち、α単相領域での長時間の熱処理
は、粒成長を促進するため望ましくない。そのため、均
質化処理は、(α+γ)2相領域で行うことが必要であ
る。この場合、組織の均質化は、処理温度、処理時間に
大きく依存するため、図1に示されているα変態線(図
中A−B線)直下の温度で行うことが望ましい。この処
理温度は、Al含有量をパラメータに(1) 式で表される
ことが実験的に求めらた。 【0018】本合金の機械的特性の向上は、調質処理に
より大きく左右される。調質処理の目的は、α2 相、γ
相、β相の各相分率を熱処理により最適化するものであ
り、(2) 式は、各相分率を最適化するための条件として
実験的に求めた。 【0019】本合金では、高硬度のβ相が1200〜1
250℃付近で多量に析出するため、調質処理温度は、
1200℃以下が望まれる。またα2 相の体積率は室温
延性と密接な関係があるため、図1のα変態線(図中A
−B線)とγ変態線(図中C−D線)を用いて冶金学的
手法により、α2 相体積率を10%程度に制御する必要
がある。このα2 相体積率は、Al含有量に依存するた
め、調質温度は、Al含有量をパラメータに(2) 式で表
されることが実験で求められた。 【0020】 【実施例】以下、本発明の一実施例を詳述する。 【0021】先ず上述したTi−Al−Fe−B系チタ
ンアルミナイドの試料として表1の成分の合金を準備し
た。 【0022】 【表1】 この2種の試料を、それぞれ(1) 式で与えられる温度で
表2に示すように焼鈍した。 【0023】 【表2】 表2において、均質化焼鈍処理後の常温引張り試験結果
を示したもので、Aは冷却速度100℃/Hで冷却し、
Bは冷却速度100℃/min で冷却した例を示す。 【0024】表2において、A,Bとも常温伸びが1%
以上と良好であり、機械加工に優れたものとすることが
できる。特に、冷却速度の遅いAは冷却速度の速いBよ
り伸びが良好である。この冷却速度の違いによる強度,
伸びの違いは、冷却過程でのα+γ→(α+γ)+γ→
(α2 +γ)+(γ)+γの変態量とβ相の析出量に原
因している。 【0025】なお、この場合の引張試験片は、機械加工
後化学研磨によって試験片表面を150μm程度除去し
たもので、試験温度は常温,歪み速度は1×10-4-1
である。 【0026】次に、この表2のAの試験片を採取した材
料から同時に(1) 機械加工で作成した試験片を化学研磨
しない状態で、(2) 機械加工後、900℃×3H真空焼
鈍した状態で、(3) 機械加工後、本発明の調質温度(1
050℃×3H)で調質した状態で、それぞれ表2と同
じ条件で引張試験を行った結果を調質効果として表3に
示した。 【0027】 【表3】 表3より(1) 機械加工で作成した試験片を化学研磨しな
い状態の試験片は、伸びが1%以下と低いが、(2) 機械
加工後、900℃×3H真空焼鈍した場合には、伸びが
1%を越え歪取りはある程度実現されていると見られる
が、(3) の本発明の調質処理(1050℃×3H)によ
る試験片の場合、伸びが2%以上となり、更に延性が改
善されている。これは調質温度がAlの含有量に依存す
るためで、Alの含有量に応じた調質温度にすること
で、γ相とα2 相とを微妙にバランスさせ、α2 相量を
10%前後に制御することができ延性2%以上を改善で
きることに基づく。 【0028】この本発明で得られた試料の破面直下のミ
クロ組織の顕微鏡写真を図2に示した。この試料のα2
体積率は9.77vol%であった。 【0029】尚必要な場合は、均質化焼鈍を、HIP処
理にて成形とを兼ねて実施すればミクロポロシィの弊害
も除去できるし、機械加工以前に調質を行い、機械加工
後化学研磨によって表面層を除去してもよい。 【0030】 【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。 【0031】(1) チタンアルミナイド製の薄肉で複雑形
状の部品を高い延性を付与した状態で最終製品形状で提
供することができ、軽量耐熱新素材であるチタンアルミ
ナイドの実用化に資する。 【0032】(2) 常温延性が低く、難加工材料であった
チタンアルミナイドを比較的低コストで常温延性の改善
された複雑形状部品に成形できる。 【0033】(3) 鋳造素材を機械加工仕上げする以前に
常温伸び1%以上としているため、既存の金属加工設備
工程がそのまま利用できる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の(1) 式と(2) 式を決定するに当たって
の本合金系の状態図を示す図である。 【図2】本発明で得られたチタンアルミナイド合金試料
の破面直下のミクロ組織の顕微鏡写真を示す。 【符号の説明】 A−B α変態線 C−D γ変態線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−197654(JP,A) 特開 平5−70912(JP,A) 特開 平5−230569(JP,A) 特開 平6−299305(JP,A) 特開 平6−299306(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C22F 1/00 - 3/02 C22C 1/00 - 49/14

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 重量百分率でAl31.5〜33.5
    %、Fe1.5〜2.3%、B0.07〜0.12%を
    含有し、さらにV1.5〜2.0%もしくはNb1.5
    〜2.0%を含有し、残部がTi及び不可避不純物から
    なるTi−Al−Fe−B系チタンアルミナイドにおい
    て、 下記(1) 式によって 与えられる温度で、15〜20時間均質化処理を施した
    鋳造素材に、必要な機械加工を加えて最終形状製品と
    し、これに(2) 式によって 与えられる温度で2〜5時間調質処理を施すことを特徴
    とするチタンアルミナイド鋳造部品の熱処理方法。
JP18341693A 1993-06-30 1993-06-30 チタンアルミナイド鋳造部品の熱処理方法 Expired - Lifetime JP3493689B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP18341693A JP3493689B2 (ja) 1993-06-30 1993-06-30 チタンアルミナイド鋳造部品の熱処理方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP18341693A JP3493689B2 (ja) 1993-06-30 1993-06-30 チタンアルミナイド鋳造部品の熱処理方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0718392A JPH0718392A (ja) 1995-01-20
JP3493689B2 true JP3493689B2 (ja) 2004-02-03

Family

ID=16135402

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP18341693A Expired - Lifetime JP3493689B2 (ja) 1993-06-30 1993-06-30 チタンアルミナイド鋳造部品の熱処理方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3493689B2 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11193431A (ja) * 1997-12-26 1999-07-21 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 精密鋳造用チタンアルミナイド及びその製造方法
JPH11269584A (ja) 1998-03-25 1999-10-05 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 精密鋳造用チタンアルミナイド

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0718392A (ja) 1995-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5573608A (en) Superplastic aluminum alloy and process for producing same
JP4222157B2 (ja) 剛性および強度が向上したチタン合金
JP4995570B2 (ja) ニッケル基合金及びニッケル基合金の熱処理法
US8551265B2 (en) Cobalt-base alloy with high heat resistance and high strength and process for producing the same
US20100000635A1 (en) Titanium aluminide alloys
WO2012026354A1 (ja) Co基合金
JP2001049371A (ja) 振動吸収性能に優れたAl−Zn合金およびその製造方法
Karimzadeh et al. Effects of titanium addition on the microstructure and mechanical properties of quaternary CoCrFeNi high entropy alloy
JP2008520826A (ja) チタンアルミニウムを基礎とした合金
JP2009138218A (ja) チタン合金部材及びチタン合金部材の製造方法
US6923934B2 (en) Titanium aluminide, cast made therefrom and method of making the same
CN111218586A (zh) 一种含有钪钛锆元素的3d打印用铝合金
EP0620287B1 (en) Titanium aluminides and precision cast articles made therefrom
CN109763008B (zh) 一种高强高弹含铌铜合金及其制备方法
CN109763019B (zh) 一种高强度高弹性铜镍锰合金及其制备方法
JPS61243143A (ja) Co基超塑性合金およびその製造方法
JP7233659B2 (ja) 熱間鍛造用のチタンアルミナイド合金材及びチタンアルミナイド合金材の鍛造方法並びに鍛造体
JP3729454B2 (ja) 銅合金およびその製造方法
JP3493689B2 (ja) チタンアルミナイド鋳造部品の熱処理方法
JP3861712B2 (ja) Cu基合金、及びこれを用いた高強度高熱伝導性の鍛造物の製造方法
WO2017123186A1 (en) Tial-based alloys having improved creep strength by strengthening of gamma phase
EP0634496B1 (en) High strength and high ductility TiAl-based intermetallic compound
JPH04235262A (ja) 強度および延性に優れたTiAl金属間化合物系Ti合金の製造法
CN112226649A (zh) 一种变形高温合金及其制备方法
JP3334246B2 (ja) TiAl基恒温鍛造合金の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071121

Year of fee payment: 4

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071121

Year of fee payment: 4

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081121

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091121

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091121

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101121

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111121

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121121

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131121

Year of fee payment: 10

EXPY Cancellation because of completion of term