JP6688662B2 - ＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体及びＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体の製造方法 - Google Patents

ＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体及びＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、ＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体及びＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体の製造方法に関する。
ＴｉＡｌ系金属間化合物は、Ｔｉ（チタン）とＡｌ（アルミニウム）とが結合して構成される金属間化合物（合金）であり、軽量、かつ高温での強度が高いため、エンジンや航空宇宙機器の高温用構造材へ適用されている。ＴｉＡｌ系金属間化合物は、展延性が低いなどの理由により、鍛造や鋳造などによって成形することは困難であり、焼結によって成形されることがある。ＴｉＡｌ系金属間化合物の焼結体は、例えば特許文献１に示すように、ＴｉＡｌ系金属間化合物の粉末を焼結することによって成形される。
特開平３−２４３７４１号公報
ＴｉＡｌ系金属間化合物の焼結体は、焼結した場合の焼結密度を高くすることで強度をより高くすることができる。そのため、焼結密度をより高くすることが求められる。
従って、本発明は、焼結密度が高く、強度が高いＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体、及び焼結密度が高く、強度が高いＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体の製造方法を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示のＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体の製造方法は、Ｔｉ及びＡｌが結合したＴｉＡｌ系金属間化合物と、添加金属とを含有するＴｉＡｌ系粉末体を焼結して、ＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体を生成し、前記添加金属は、Ｎｉ、又は、Ｎｉ及びＦｅである。このＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体の製造方法は、ＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体を、隣接するＴｉＡｌ相の粒界に添加金属相が存在する金属組織とすることができる。従って、このＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体の製造方法は、焼結密度を高くし、強度を高くすることができる。
前記ＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体の製造方法は、前記ＴｉＡｌ系粉末体とバインダとを混合して混合体を得る混合ステップと、前記混合体を金属射出成型機によって成形体に成形する射出成型ステップと、前記成形体を脱脂して脱脂体を生成する脱脂ステップと、前記脱脂体を焼結して前記ＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体を生成する焼結ステップと、を有することが好ましい。このＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体の製造方法は、金属粉末射出成型法を用いているため、焼結密度を向上させつつ、形状精度を向上させることができる。
前記ＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体の製造方法において、前記ＴｉＡｌ系粉末体は、Ｎｉの含有量が、０．０１重量％以上１重量％以下であることが好ましい。このＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体の製造方法は、隣接するＴｉＡｌ相の粒界に添加金属相を適切に存在させることが可能になるため、焼結密度を適切に向上させることができる。
前記ＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体の製造方法において、前記ＴｉＡｌ系粉末体は、Ｎｉ及びＦｅの合計量が、０．０１重量％以上２重量％以下であることが好ましい。このＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体の製造方法は、隣接するＴｉＡｌ相の粒界に添加金属相を適切に存在させることが可能になるため、焼結密度を適切に向上させることができる。
前記ＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体の製造方法において、前記ＴｉＡｌ系粉末体は、前記ＴｉＡｌ系金属間化合物と前記添加金属とを含有するＴｉＡｌ系固溶粉末を複数混合したものであることが好ましい。このＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体の製造方法は、隣接するＴｉＡｌ相の粒界に添加金属相を適切に存在させることが可能になるため、焼結密度を適切に向上させることができる。
前記ＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体の製造方法において、前記ＴｉＡｌ系粉末体は、前記ＴｉＡｌ系金属間化合物の粉末であるＴｉＡｌ系粉末と、前記添加金属を含有する添加金属粉末とを複数混合したものであることが好ましい。このＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体の製造方法は、隣接するＴｉＡｌ相の粒界に添加金属相を適切に存在させることが可能になるため、焼結密度を適切に向上させることができる。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示のＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体は、Ｔｉ及びＡｌが結合したＴｉＡｌ系金属間化合物と、Ｎｉである添加金属とを含有し、Ｎｉの含有量が、全体の０．０１重量％以上１重量％以下である。このＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体は、ＴｉＡｌ系金属間化合物に対し、Ｎｉをこの配合比で含有しているため、焼結体のＴｉＡｌ相の粒界にＮｉ相を存在させることが可能となる。従って、このＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体は、焼結密度が向上する。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示のＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体は、Ｔｉ及びＡｌが結合したＴｉＡｌ系金属間化合物と、Ｎｉ及びＦｅである添加金属と、を含有し、Ｎｉ及びＦｅの合計含有量が、全体の０．０１重量％以上２重量％以下である。このＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体は、ＴｉＡｌ系金属間化合物に対し、ＮｉとＦｅとをこの配合比で含有しているため、焼結体のＴｉＡｌ相の粒界にＮｉＦｅ相を存在させることが可能となる。従って、このＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体は、焼結密度が向上する。
前記ＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体において、前記ＴｉＡｌ系金属間化合物は、２０〜８０重量％のＴｉと、２０〜８０重量％のＡｌと、０〜３０重量％の混合金属とを含有し、前記混合金属は、Ｎｂ、Ｃｒ、及びＭｎのうち少なくともいずれか一種を含有することが好ましい。このＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体は、ＴｉＡｌ系金属間化合物がこの配合比となっているため、強度が向上する。
前記ＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体は、前記ＴｉＡｌ系金属間化合物と前記添加金属とを含有する複数のＴｉＡｌ系焼結粉末が結合しており、前記添加金属の金属相である添加金属相は、隣接する前記ＴｉＡｌ系焼結粉末の間に存在することが好ましい。このＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体は、焼結体のＴｉＡｌ相の粒界に添加金属相が存在しているため、焼結密度がより適切に向上する。
本発明によれば、ＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体の焼結密度を高くし、強度を高くすることができる。
図１は、第１実施形態に係る焼結体製造システムの構成を示すブロック図である。 図２は、第１実施形態に係る粉末製造装置の構成を模式的に説明する説明図である。 図３は、第１実施形態に係るＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体の相を説明する模式図である。 図４は、第１実施形態に係る焼結体製造システムによるＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体の製造フローを説明するフローチャートである。 図５は、実施例と比較例との焼結密度を示す表である。 図６は、比較例のＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体の金属組織の図である。 図７は、比較例のＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体の金属組織の図である。 図８は、実施例のＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体の金属組織の図である。 図９は、実施例のＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体の金属組織の図である。 図１０は、Ｎｉの含有量と焼結密度との関係を示すグラフである。 図１１は、実施例と比較例との焼結密度を示す表である。 図１２は、比較例のＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体の金属組織の図である。 図１３は、実施例のＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体の金属組織の図である。 図１４は、実施例のＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体の金属組織の図である。 図１５は、Ｎｉ及びＦｅの含有量と焼結密度との関係を示すグラフである。 図１６は、実施例と比較例との焼結密度を示す表である。 図１７は、比較例のＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体の金属組織の図である。 図１８は、実施例のＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体の金属組織の図である。
以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る焼結体製造システムの構成を示すブロック図である。第１実施形態に係る焼結体製造システム１は、ＴｉＡｌ系金属間化合物の焼結体の製造方法を実行するためのシステムである。ＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体とは、ＴｉＡｌ系金属間化合物（ＴｉＡｌ系合金）を主成分とする焼結体である。本実施形態におけるＴｉＡｌ系金属間化合物とは、Ｔｉ（チタン）とＡｌ（アルミニウム）とが結合した化合物（ＴｉＡｌ、Ｔｉ３Ａｌ、Ａｌ３Ｔｉ等）である。ただし、ＴｉＡｌ系金属間化合物は、ＴｉとＡｌとが結合している相であるＴｉＡｌ相に、後述する混合金属Ｍを固溶するものであってもよい。
図１に示すように、焼結体製造システム１は、粉末製造装置１０と、金属粉末射出成型装置２０と、脱脂装置３０と、焼結装置４０とを有する。焼結体製造システム１は、粉末製造装置１０によってＴｉＡｌ系金属間化合物の粉末を製造し、金属粉末射出成型装置２０によってその粉末をバインダと共に金属粉末射出成型し、焼結装置４０によって金属粉末射出成型された成形体を焼結して、ＴｉＡｌ系金属間化合物の焼結体（ＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体）を製造する。
粉末製造装置１０は、ＴｉＡｌ系インゴッドＡ１から、ＴｉＡｌ系固溶粉末Ｂ１を製造する。ＴｉＡｌ系インゴッドＡ１は、上述のＴｉＡｌ系金属間化合物のインゴッドである。本実施形態におけるＴｉＡｌ系インゴッドＡ１は、ＴｉＡｌ系金属間化合物のＴｉＡｌ相に、添加金属が固溶したものである。第１実施形態における添加金属は、Ｎｉ（ニッケル）である。ＴｉＡｌ系インゴッドＡ１は、ＴｉＡｌ系金属間化合物の含有量が、９９重量％以上９９．９９重量％以下であり、添加金属としてのＮｉの含有量が、０．０１重量％以上１重量％以下である。また、添加金属としてのＮｉの含有量は、０．２重量％以上０．６重量％以下であることがより好ましい。
ＴｉＡｌ系インゴッドＡ１内のＴｉＡｌ系金属間化合物は、２０〜８０重量％のＴｉと、２０〜８０重量％のＡｌと、０〜３０重量％の混合金属Ｍとを含有する。すなわち、ＴｉＡｌ系インゴッドＡ１は、添加金属を含めた全成分から見た場合、Ｔｉが１９．８重量％以上７９．９９２重量％以下であり、Ａｌが１９．８重量％以上７９．９９２重量％であり、混合金属Ｍが０重量％以上２９．９９７重量％以下である。ＴｉＡｌ系インゴッドＡ１内のＴｉＡｌ系金属間化合物は、混合金属Ｍを含有する場合は、混合金属ＭがＴｉＡｌ相に固溶している形態となっている。混合金属Ｍは、Ｔｉ及びＡｌ以外の金属であり、例えば、Ｎｂ（ニオブ）、Ｃｒ（クロム）、及びＭｎ（マンガン）のうち少なくともいずれか一種を含有する。
ＴｉＡｌ系インゴッドＡ１は、以上説明したように、ＴｉＡｌ系金属間化合物のＴｉＡｌ相に、添加金属としてのＮｉ及び混合金属Ｍが固溶した合金の塊である。ＴｉＡｌ系インゴッドＡ１は、各成分の純金属（Ｔｉ、Ａｌ、Ｎｉ、混合金属Ｍ）を溶融、混合させた後に冷却することで製造される。
図２は、第１実施形態に係る粉末製造装置の構成を模式的に説明する説明図である。図２に示すように、粉末製造装置１０は、加熱体１２と、ガス噴射体１４と、を有する。加熱体１２は、ＴｉＡｌ系インゴッドＡ１の周囲にコイル状に巻回される電熱線である。加熱体１２は、電流が流されることで発熱し、ＴｉＡｌ系インゴッドＡ１を溶融する。溶融したＴｉＡｌ系インゴッドＡ１は、液状のＴｉＡｌ系溶融体Ａ２として、ＴｉＡｌ系インゴッドＡ１の鉛直方向下方に滴下される。
ガス噴射体１４は、内部に不活性ガスＧ（本実施形態ではアルゴン）を導通させ、開口部から不活性ガスＧを噴射させる噴射管である。ガス噴射体１４の開口部は、ＴｉＡｌ系インゴッドＡ１の鉛直方向の下方に位置しており、ＴｉＡｌ系インゴッドＡ１の鉛直方向下方に滴下されたＴｉＡｌ系溶融体Ａ２に対し、不活性ガスＧを噴射する。不活性ガスＧが噴射されたＴｉＡｌ系溶融体Ａ２は、複数に分裂しつつ冷却固化され、複数のＴｉＡｌ系固溶粉末Ｂ１となる。なお、本実施形態においては、ガス噴射体１４は複数であるが、単数であってもよく、その数は任意である。
ＴｉＡｌ系固溶粉末Ｂ１は、ＴｉＡｌ系インゴッドＡ１を溶融後、固化させて製造されるため、含有する金属成分が、ＴｉＡｌ系インゴッドＡ１と同じである。すなわち、ＴｉＡｌ系固溶粉末Ｂ１は、ＴｉＡｌ系金属間化合物のＴｉＡｌ相に添加金属としてのＮｉ及び混合金属Ｍが固溶した合金の粉末（粒子）である。そして、ＴｉＡｌ系固溶粉末Ｂ１は、各金属成分の含有比が、ＴｉＡｌ系インゴッドＡ１と同じである。ＴｉＡｌ系固溶粉末Ｂ１の粒径は、１μｍ以上５０μｍ以下、より好ましくは１μｍ以上２０μｍ以下である。本実施形態の説明では、１つの粉末（粒子１つ）を粉末と記載し、複数の粉末の集合体を、粉末体と記載する。ＴｉＡｌ系固溶粉末Ｂ１は１つの粉末（粒子）であり、複数のＴｉＡｌ系固溶粉末Ｂ１の集合体を、ＴｉＡｌ系粉末体Ｂ２と記載する。
図１に示す金属粉末射出成型装置２０は、金属粉末射出成型（ＭＩＭ：Ｍｅｔａｌ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｍｏｌｄｉｎｇ）を行う装置である。金属粉末射出成型装置２０は、混合体Ｃから、成形体Ｄを製造する。混合体Ｃは、粉末製造装置１０によって製造されたＴｉＡｌ系粉末体Ｂ２とバインダとを混合したものである。バインダは、ＴｉＡｌ系粉末体Ｂ２中のＴｉＡｌ系固溶粉末Ｂ１同士を繋ぎ合わせるものであり、流動性を有する樹脂である。混合体Ｃは、バインダ添加により、流動性及び成形性が付与される。
金属粉末射出成型装置２０は、成形型内に混合体Ｃを射出する。成形型内に射出された混合体Ｃは、成形体Ｄを形成する。成形体Ｄは、バインダ添加により流動性が付与されているため、成形型から取り出されても、成形型によって規定される形状に維持される。
脱脂装置３０は、成形体Ｄを脱脂する装置である。具体的には、脱脂装置３０は、成形型から取り出された成形体Ｄを内部に収納し、内部を脱脂温度に加温することにより、成形体Ｄからバインダを除去（脱脂）して、脱脂体Ｅを生成する。脱脂温度は、バインダが熱分解する温度以上の温度である。
焼結装置４０は、脱脂体Ｅを内部に収納し、内部を焼結温度に加温することにより、脱脂体Ｅを焼結（脱脂体Ｅ中のＴｉＡｌ系固溶粉末Ｂ１同士を焼結）して、ＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体Ｆを生成する。焼結温度は、ＴｉＡｌ系固溶粉末Ｂ１同士が焼結可能な温度であり、例えば１４００℃から１５００℃の間である。焼結装置４０は、内部を焼結温度に所定時間（例えば１時間）保持することで、焼結を促進させる。なお、焼結装置４０は、脱脂装置３０と別の装置であってもよいし、脱脂装置３０と同じ装置であってもよい。焼結装置４０は、脱脂装置３０と同じ装置である場合は、脱脂温度から温度を下げずに、連続的に焼結温度まで温度を上昇させる。
ＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体Ｆは、脱脂体Ｅ中のＴｉＡｌ系固溶粉末Ｂ１同士を焼結したものであるため、ＴｉＡｌ系固溶粉末Ｂ１と同じ成分を、同じ比率だけ含有する。すなわち、ＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体Ｆは、ＴｉＡｌ系金属間化合物の含有量が、９９重量％以上９９．９９重量％以下であり、添加金属としてのＮｉの含有量が、０．０１重量％以上１重量％以下である。また、添加金属としてのＮｉの含有量は、０．２重量％以上０．６重量％以下であることがより好ましい。また、ＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体Ｆ内のＴｉＡｌ系金属間化合物は、２０〜８０重量％のＴｉと、２０〜８０重量％のＡｌと、０〜３０重量％の混合金属Ｍとを含有する。すなわち、ＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体Ｆは、添加金属を含めた全成分から見た場合、Ｔｉが１９．８重量％以上７９．９９２重量％以下であり、Ａｌが１９．８重量％以上７９．９９２重量％以下であり、混合金属Ｍが０重量％以上２９．９９７重量％％以下である。
ここで、焼結によって結合されたＴｉＡｌ系固溶粉末Ｂ１を、ＴｉＡｌ系焼結粉末Ｆ１とする。ＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体Ｆは、複数のＴｉＡｌ系焼結粉末Ｆ１が、ネックを形成して結合（溶着）したものである。ＴｉＡｌ系固溶粉末Ｂ１は、ＴｉＡｌ系金属間化合物内（ＴｉＡｌ相内）に、添加金属としてのＮｉが固溶している。一方、ＴｉＡｌ系焼結粉末Ｆ１は、ＴｉＡｌ系金属間化合物内（ＴｉＡｌ相内）に、添加金属としてのＮｉが固溶しておらず、ＴｉＡｌ相と、添加金属相（Ｎｉ相）とに相が分離している。言い換えれば、ＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体ＦにおけるＴｉＡｌ系金属間化合物（ＴｉＡｌ相）は、ＴｉとＡｌと混合金属Ｍとを含有しており、Ｎｉを含有していない。
図３は、第１実施形態に係るＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体の相を説明する模式図である。以下、ＴｉＡｌ系焼結粉末Ｆ１内のＴｉＡｌ相をＴｉＡｌ相Ｆ２とし、添加金属相（Ｎｉ相）を添加金属相Ｆ３とする。図３に示すように、Ｎｉ相（添加金属相Ｆ３）は、隣接するＴｉＡｌ系焼結粉末Ｆ１の間（粒界）、すなわち、１つのＴｉＡｌ系焼結粉末Ｆ１のＴｉＡｌ相Ｆ２と、それに隣接するＴｉＡｌ系焼結粉末Ｆ１のＴｉＡｌ相Ｆ２との間に存在する。さらに言えば、Ｎｉ相（添加金属相Ｆ３）は、複数のＴｉＡｌ系金属間化合物（ＴｉＡｌ相Ｆ２）のそれぞれの周囲に存在する。
ＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体Ｆは、添加金属相Ｆ３が、隣接するＴｉＡｌ相Ｆ２間の粒界に存在しているため、焼結密度が向上する。
以下、焼結体製造システム１によるＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体Ｆの製造フローを説明する。図４は、第１実施形態に係る焼結体製造システムによるＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体の製造フローを説明するフローチャートである。図４に示すように、焼結体製造システム１は、最初に、粉末製造装置１０により、ＴｉＡｌ系インゴッドＡ１から複数のＴｉＡｌ系固溶粉末Ｂ１（ＴｉＡｌ系粉末体Ｂ２）を生成する（ステップＳ１０）。ＴｉＡｌ系固溶粉末Ｂ１を生成した後、焼結体製造システム１は、ＴｉＡｌ系粉末体Ｂ２とバインダとを混合して混合体Ｃを生成し（ステップＳ１２）、金属粉末射出成型装置２０により、混合体Ｃを射出成型して、成形体Ｄを成形する（ステップＳ１４）。成形体Ｄを成形した後、焼結体製造システム１は、脱脂装置３０により、成形体Ｄを脱脂して脱脂体Ｅを生成し（ステップＳ１６）、焼結装置４０により脱脂体Ｅを焼結して、ＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体Ｆを生成する（ステップＳ１８）。ステップＳ１８により、ＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体の製造処理は終了する。
以上説明したように、本実施形態の焼結体製造システム１が実行するＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体Ｆの製造方法は、ＴｉＡｌ系粉末体Ｂ２を焼結して、ＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体Ｆを生成する。ＴｉＡｌ系粉末体Ｂ２は、Ｔｉ及びＡｌが結合したＴｉＡｌ系金属間化合物と添加金属とを含有する。添加金属は、第１実施形態ではＮｉである。このＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体Ｆの製造方法は、ＴｉＡｌ系金属間化合物と添加金属とを含有するＴｉＡｌ系粉末体Ｂ２を焼結するため、ＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体Ｆを、隣接するＴｉＡｌ相Ｆ２の粒界に添加金属相Ｆ３が存在する金属組織とすることができる。従って、このＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体Ｆの製造方法は、焼結密度を高くし、強度を高くすることができる。
焼結体製造システム１が実行するＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体Ｆの製造方法は、混合ステップと、射出成型ステップと、脱脂ステップと、焼結ステップとを有する。混合ステップは、ＴｉＡｌ系粉末体Ｂ２とバインダとを混合して混合体Ｃを得る。射出成型ステップは、混合体Ｃを金属粉末射出成型機（金属粉末射出成型装置２０）によって成形体Ｄに成形する。脱脂ステップは、成形体Ｄを脱脂して脱脂体Ｅを生成する。焼結ステップは、脱脂体Ｅを焼結してＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体Ｆを生成する。このＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体Ｆの製造方法は、金属粉末射出成型法を用いてＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体Ｆを製造する。金属粉末射出成型法を用いる場合、成形形状を維持しつつ焼結を行う必要がある。特にＴｉＡｌ系金属間化合物の焼結体を金属粉末射出成型法で製造する場合は、焼結温度の幅が狭いなど、成形形状を維持しつつ焼結を行うための焼結条件がシビアとなっている。そのため、ＴｉＡｌ系金属間化合物の焼結体を金属粉末射出成型法で製造する場合、焼結条件を適切に設定できず、成形形状を維持しつつ焼結密度を向上させることが困難となるおそれがある。しかし、本実施形態によれば、ＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体Ｆを、隣接するＴｉＡｌ相Ｆ２の粒界に添加金属相Ｆ３が存在する金属組織とすることができる。そのため、このＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体Ｆの製造方法は、焼結密度を高く保ちつつ、金属粉末射出成型法によって形状精度を向上させることが可能となる。
ＴｉＡｌ系粉末体Ｂ２は、Ｎｉの含有量が、０．０１重量％以上１重量％以下である。これにより、焼結装置４０は、隣接するＴｉＡｌ相Ｆ２の粒界に添加金属相Ｆ３を適切に存在させることが可能となる。従って、このＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体Ｆの製造方法は、焼結密度をより適切に向上させることができる。
また、ＴｉＡｌ系粉末体Ｂ２は、ＴｉＡｌ系金属間化合物と添加金属とを含有するＴｉＡｌ系固溶粉末Ｂ１を複数混合したものである。このＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体Ｆの製造方法は、焼結に用いるＴｉＡｌ系固溶粉末Ｂ１をＴｉＡｌ系金属間化合物と添加金属とを含有する粉末とすることで、焼結体のＴｉＡｌ相Ｆ２の粒界に添加金属相Ｆ３を適切に存在させることが可能となる。従って、このＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体Ｆの製造方法は、焼結密度をより適切に向上させることができる。
本実施形態に係るＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体Ｆは、Ｔｉ及びＡｌが結合したＴｉＡｌ系金属間化合物とＮｉである添加金属とを含有し、Ｎｉの含有量が、全体の０．０１重量％以上１重量％以下である。このＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体Ｆは、ＴｉＡｌ系金属間化合物に対し、Ｎｉをこの配合比で含有しているため、焼結体のＴｉＡｌ相Ｆ２の粒界に添加金属相Ｆ３を存在させることが可能となる。従って、このＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体Ｆは、焼結密度をより適切に向上させることができる。
ＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体Ｆは、ＴｉＡｌ系金属間化合物が、２０〜８０重量％のＴｉと、２０〜８０重量％のＡｌと、０〜３０重量％の混合金属Ｍとを含有し、混合金属Ｍは、Ｎｂ、Ｃｒ、及びＭｎのうち少なくともいずれか一種を含有する。このＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体Ｆは、ＴｉＡｌ系金属間化合物がこの配合比となっているため、強度が向上する。
ＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体Ｆは、ＴｉＡｌ系金属間化合物と添加金属とを含有する複数のＴｉＡｌ系焼結粉末Ｆ１が結合しており、添加金属の金属相である添加金属相は、隣接するＴｉＡｌ系焼結粉末Ｆ１の間に存在する。このＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体Ｆは、焼結体のＴｉＡｌ相Ｆ２の粒界に添加金属相Ｆ３が存在しているため、焼結密度をより適切に向上させることができる。
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態においては、添加金属として、Ｎｉ及びＦｅ（鉄）を用いる点で、第１実施形態とは異なる。第２実施形態において、第１実施形態と構成が共通する箇所は、説明を省略する。
第２実施形態に係る添加金属は、Ｎｉ及びＦｅである。第２実施形態に係るＴｉＡｌ系インゴッドＡ１は、ＴｉＡｌ系金属間化合物の含有量が、９８重量％以上９９．９９重量％以下であり、添加金属としてのＮｉ及びＦｅの合計含有量が、０．０１重量％以上２重量％以下である。また、Ｎｉは、ＮｉとＦｅとの合計量に対し、０．０１重量％以上２重量％未満含有されており、０．０１重量％以上１重量％以下含有されていることがより好ましい。
第２実施形態においては、添加金属としてＮｉ及びＦｅを含有するこのＴｉＡｌ系インゴッドＡ１を用いて、第１実施形態と同様の方法で、ＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体Ｆを生成する。第２実施形態に係るＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体Ｆは、ＴｉＡｌ系金属間化合物の含有量が、９８重量％以上９９．９９重量％以下であり、Ｎｉ及びＦｅの合計含有量が、０．０１重量％以上２重量％以下である。
第２実施形態に係るＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体Ｆは、第１実施形態と同様の相を形成する。すなわち、第２実施形態に係るＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体Ｆにおいては、Ｎｉ及びＦｅの合金相（添加金属相Ｆ３）が、隣接するＴｉＡｌ系焼結粉末Ｆ１の間（粒界）、すなわち、１つのＴｉＡｌ系焼結粉末Ｆ１のＴｉＡｌ相Ｆ２と、それに隣接するＴｉＡｌ系焼結粉末Ｆ１のＴｉＡｌ相Ｆ２との間に存在する。従って、第２実施形態に係るＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体Ｆも、添加金属相Ｆ３が、隣接するＴｉＡｌ相Ｆ２間の粒界に存在しているため、焼結密度が向上する。
第２実施形態に係るＴｉＡｌ系粉末体Ｂ２は、Ｎｉ及びＦｅの合計含有量が、０．０１重量％以上２重量％以下である。これにより、焼結装置４０は、隣接するＴｉＡｌ相Ｆ２の粒界に添加金属相Ｆ３を適切に存在させることが可能となる。従って、第２実施形態に係るＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体Ｆの製造方法も、焼結密度をより適切に向上させることができる。
第２実施形態に係るＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体Ｆは、Ｔｉ及びＡｌが結合したＴｉＡｌ系金属間化合物と、Ｆｅ及びＮｉである添加金属とを含有し、Ｆｅ及びＮｉの合計含有量が、全体の０．０１重量％以上２重量％以下である。このＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体Ｆは、ＴｉＡｌ系金属間化合物に対し、Ｆｅ及びＮｉをこの配合比で含有しているため、焼結体のＴｉＡｌ相Ｆ２の粒界に添加金属相Ｆ３を存在させることが可能となる。従って、このＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体Ｆは、焼結密度をより適切に向上させることができる。
第１実施形態及び第２実施形態で示したように、添加金属としてＮｉ、又は、Ｎｉ及びＦｅを用いることで、ＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体Ｆの焼結密度をより適切に向上させることができる。
（第３実施形態）
次に、第３実施形態について説明する。第３実施形態においては、ＴｉＡｌ系粉末体として、ＴｉＡｌ系金属間化合物の粉末であるＴｉＡｌ系粉末と、添加金属としてＮｉを含有する添加金属粉末とを複数混合したものを用いる点で、第１実施形態とは異なる。第３実施形態において、第１実施形態と構成が共通する箇所は、説明を省略する。
第３実施形態に係る粉末製造装置１０は、ＴｉＡｌ系インゴッドＡ１ａから、ＴｉＡｌ系粉末Ｂ１ａを製造する。ＴｉＡｌ系インゴッドＡ１ａは、添加金属としてのＮｉを含有せず、ＴｉＡｌ系金属間化合物のみを含有する。ここでのＴｉＡｌ系金属間化合物は、第１実施形態と同様にＴｉ、Ａｌ及び混合金属Ｍであり、配合比も第１実施形態と同じである。また、ＴｉＡｌ系粉末Ｂ１ａは、Ｔｉ、Ａｌ及び混合金属Ｍを含有する粉末であり、ＴｉＡｌ系インゴッドＡ１ａと同じ含有比である。また、ＴｉＡｌ系粉末Ｂ１ａの粒径は、第１実施形態のＴｉＡｌ系固溶粉末Ｂ１と同じである。
第３実施形態においては、複数のＴｉＡｌ系粉末Ｂ１ａと、複数の添加金属粉末Ｂ３ａとを混合してＴｉＡｌ系粉末体Ｂ２ａを生成する。添加金属粉末Ｂ３ａは、Ｎｉの粉末である。すなわち、ＴｉＡｌ系粉末体Ｂ２ａは、ＴｉＡｌ系金属間化合物の粉末と、添加金属粉末であるＮｉの粉末との、２種類の異なる成分の粉末を有している。ＴｉＡｌ系粉末体Ｂ２ａは、ＴｉＡｌ系金属間化合物とＮｉとの含有比が、第１実施形態に係るＴｉＡｌ系粉末体Ｂ２と同様である。
添加金属粉末Ｂ３ａの粒径は、ＴｉＡｌ系粉末Ｂ１ａと同様の範囲であるが、ＴｉＡｌ系粉末Ｂ１ａより小さいことがより好ましい。例えば、添加金属粉末Ｂ３ａの粒径は、ＴｉＡｌ系粉末Ｂ１ａの０．０１倍以上０．２倍以下であることが好ましい。
第３実施形態に係る焼結体製造システム１は、このＴｉＡｌ系粉末体Ｂ２ａとバインダとを混合して混合体Ｃを生成する、第３実施形態に係る焼結体製造システム１の以後の処理は、第１実施形態と同様であり、第１実施形態と同じＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体Ｆを製造する。
このように、第３実施形態に係るＴｉＡｌ系粉末体Ｂ２ａは、ＴｉＡｌ系金属間化合物の粉末であるＴｉＡｌ系粉末Ｂ１ａと、添加金属としてＮｉを含有する添加金属粉末Ｂ３ａとを複数混合したものである。このような場合においても、第１実施形態と同様のＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体Ｆを製造することが可能であるため、第３実施形態に係る焼結体製造システム１は、第１実施形態と同様に焼結密度を適切に向上させることができる。
なお、第３実施形態に係る製造方法は、第２実施形態にも適用可能である。すなわち、添加金属粉末Ｂ３ａが、Ｎｉ及びＦｅの粉末であってもよい。この場合、添加金属粉末Ｂ３ａは、Ｎｉの粉末及びＦｅの粉末であってもよいし、ＮｉとＦｅとの合金の粉末であってもよい。またこの場合、ＴｉＡｌ系粉末体Ｂ２ａは、ＴｉＡｌ系金属間化合物とＮｉ及びＦｅとの含有比が、第２実施形態に係るＴｉＡｌ系粉末体Ｂ２と同様である。また、添加金属粉末体Ｂ２ａは、ＮｉとＦｅとの含有比も、第１実施形態と同じである。
また、以上の説明では、添加金属はＮｉ、又はＮｉ及びＦｅであったが、添加金属がＦｅのみであっても、Ｆｅの含有量が２重量％以上であれば、同様に焼結密度を高くすることができる。なお、この場合、焼結体の強度（クリープ強度）の低下の抑制、及び耐酸化性の低下の抑制のためには、Ｆｅの含有量は全体の５重量％以下であることが好ましい。
（実施例）
次に、実施例について説明する。図５は、実施例と比較例との焼結密度を示す表である。図６及び図７は、比較例のＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体の金属組織の図である。図８及び図９は、実施例のＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体の金属組織の図である。図１０は、Ｎｉの含有量と焼結密度との関係を示すグラフである。以下説明する各実施例では、金属粉末射出成型機で成形された成形体を脱脂後、焼結温度１４５０℃で２時間焼結して、ＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体Ｆを製造した。以下説明する各比較例では、実施例と同様に金属粉末射出成型機で成形された成形体を脱脂後、焼結温度１４５０℃で２時間焼結して、ＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体Ｆｘを製造した。各実施例に係るＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体Ｆは、Ａｌを３０重量％、混合金属ＭとしてのＮｂを１４重量％、混合金属ＭとしてのＣｒを０．７重量％含むものであり、各比較例に係るＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体Ｆｘも同様である。
比較例１に係るＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体Ｆｘは、Ｆｅ及びＮｉの両方を含有しない。より具体的には、比較例１に係るＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体Ｆｘは、Ｆｅの含有量が０．０５重量％より少なく、Ｎｉの含有量が０．０１重量％より少ない。また、図５に示すように、比較例２に係るＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体Ｆｘは、Ｆｅの含有量が０．０５重量％より少なく、Ｎｉの含有量が１．０５重量％である。図５に示すように、実施例１に係るＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体Ｆは、添加金属としてＮｉだけを含有するものであり、Ｎｉの含有量は全体の０．２重量％であり、Ｆｅの含有量は全体の０．０５重量％未満である。実施例２に係るＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体Ｆは、添加金属としてＮｉだけを含有するものであり、Ｎｉの含有量は、全体の０．６重量％であり、Ｆｅの含有量は全体の０．０５重量％以下である。また、比較例１、及び実施例１、２では、第３実施形態の方法、すなわち、ＴｉＡｌ系粉末Ｂ１ａと添加金属粉末Ｂ３ａとを混合する製法を適用した。
比較例１に係るＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体Ｆｘは、図５に示すように、焼結密度が９１％であり、図６に示すように、空孔Ｖが多くなっている。比較例２に係るＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体Ｆｘは、図５に示すように、焼結密度が９７％であり、図７に示すように、空孔Ｖが多く、粒界にγ相のコロニーが発生している。γ相のコロニーは、γ相単体の塊であり、ラメラ構造をとるＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体の性能を悪化させるものである。
一方、実施例１に係るＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体Ｆは、図５に示すように、焼結密度が９８％であり、図８に示すように、空孔Ｖが少なく、またγ相のコロニーも発生していない。実施例２に係るＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体Ｆは、図５に示すように、焼結密度が９７％であり、図９に示すように、空孔Ｖが少なく、またγ相のコロニーも発生していない。
図１０の横軸はＮｉの含有量であり、縦軸は焼結密度である。図１０は、比較例１、２及び実施例１、２の結果をプロットしたものである。図１０に示すように、添加金属としてＮｉだけを含有するＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体Ｆは、Ｎｉが全体の０．１重量％以上１重量％以下含有する場合、焼結密度が高く、γ相のコロニーの発生を抑制することができる。
図１１は、実施例と比較例との焼結密度を示す表である。図１２は、比較例のＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体の金属組織の図である。図１３及び図１４は、実施例のＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体の金属組織の図である。図１５は、Ｎｉ及びＦｅの含有量と焼結密度との関係を示すグラフである。
図１１に示すように、比較例３に係るＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体Ｆｘは、Ｎｉの含有量が０．３４重量％であり、Ｆｅの含有量が１．７９重量％である。すなわち、比較例３に係るＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体Ｆｘは、Ｎｉ及びＦｅの合計含有量が、２．１３重量％である。また、実施例３及び４に係るＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体Ｆは、Ｎｉの含有量が０．１７重量％であり、Ｆｅの含有量が０．９２重量％である。すなわち、実施例３及び４に係るＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体Ｆは、Ｎｉ及びＦｅの合計含有量が、１．０９重量％である。また、比較例３に係るＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体Ｆｘは、第３実施形態と同様の方法、また、実施例４では、第３実施形態の方法、すなわち、ＴｉＡｌ系粉末Ｂ１ａと添加金属粉末Ｂ３ａとを混合する製法を適用した。一方、実施例３では、第１実施形態の方法、すなわち、ＴｉＡｌ系金属間化合物と添加金属とを含有するＴｉＡｌ系固溶粉末Ｂ１を用いた製造方法を適用している。
比較例３に係るＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体Ｆｘは、図１１に示すように、焼結密度が９７％であり、図１２に示すように、空孔Ｖが多く、粒界にγ相のコロニーが発生している。一方、実施例３に係るＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体Ｆは、図１１に示すように、焼結密度が９９％であり、図１３に示すように、空孔Ｖが少なく、またγ相のコロニーも発生していない。実施例４に係るＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体Ｆは、図１１に示すように、焼結密度が９７％であり、図１４に示すように、空孔Ｖが少なく、またγ相のコロニーも発生していない。
図１５の横軸はＮｉ及びＦｅの合計含有量であり、縦軸は焼結密度である。図１５は、比較例１、３及び実施例３、４の結果をプロットしたものである。図１５に示すように、添加金属としてＮｉ及びＦｅを含有するＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体Ｆは、Ｎｉ及びＦｅの合計量が全体の０．１重量％以上２重量％以下含有する場合、焼結密度が高く、γ相のコロニーの発生を抑制することができる。また、実施例３及び実施例４を参照すると、第３実施形態の方法、すなわち、ＴｉＡｌ系粉末Ｂ１ａと添加金属粉末Ｂ３ａとを混合する製法であっても、第１実施形態の方法、すなわち、ＴｉＡｌ系金属間化合物と添加金属とを含有するＴｉＡｌ系固溶粉末Ｂ１を用いた製造方法であっても、焼結密度を高くすることができることが分かる。
図１６は、実施例と比較例との焼結密度を示す表である。図１７は、比較例のＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体の金属組織の図である。図１８は、実施例のＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体の金属組織の図である。図１６に示すように、比較例４に係るＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体Ｆｘは、Ｆｅの含有量が１．０８重量％であり、Ｎｉの含有量が０．０１重量％より少ない。実施例５に係るＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体Ｆは、Ｆｅの含有量が２．１３重量％であり、Ｎｉの含有量が０．０１重量％より少ない。比較例４及び実施例５では、焼結温度が１４２０℃である。その他については、比較例４と比較例１は同じ条件であり、実施例５は実施例１と同じ条件である。
比較例４に係るＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体Ｆｘは、図１６に示すように、焼結密度が９３％であり、図１７に示すように、空孔Ｖが多い。一方、実施例５に係るＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体Ｆは、図１６に示すように、焼結密度が９８％であり、図１８に示すように、空孔Ｖが少なく、またγ相のコロニーも発生していない。
このように、ＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体Ｆは、Ｆｅのみを添加金属とした場合、Ｆｅの含有量が２重量％以上である場合に、焼結密度を高くすることができる。
以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態の内容により実施形態が限定されるものではない。また、前述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、前述した実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
１ 焼結体製造システム
１０ 粉末製造装置
２０ 金属粉末射出成型装置
３０ 脱脂装置
４０ 焼結装置
Ａ１ ＴｉＡｌ系インゴッド
Ａ２ ＴｉＡｌ系溶融体
Ｂ１ ＴｉＡｌ系固溶粉末
Ｂ１ａ ＴｉＡｌ系粉末
Ｂ２ ＴｉＡｌ系粉末体
Ｂ３ａ 添加金属粉末
Ｃ 混合体
Ｄ 成形体
Ｅ 脱脂体
Ｆ ＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体
Ｆ１ ＴｉＡｌ系焼結粉末
Ｆ２ ＴｉＡｌ相
Ｆ３ 添加金属相

Claims (8)

  1. Ｔｉ及びＡｌが結合したＴｉＡｌ系金属間化合物と、添加金属とを含有するＴｉＡｌ系粉末体を焼結して、ＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体を生成し、
    前記添加金属は、Ｎｉであり、
    前記ＴｉＡｌ系粉末体は、Ｎｉの含有量が、０．２重量％以上０．６重量％以下である、ＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体の製造方法。
  2. 前記ＴｉＡｌ系粉末体とバインダとを混合して混合体を得る混合ステップと、
    前記混合体を金属粉末射出成型機によって成形体に成形する射出成型ステップと、
    前記成形体を脱脂して脱脂体を生成する脱脂ステップと、
    前記脱脂体を焼結して前記ＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体を生成する焼結ステップと、を有する、請求項１に記載のＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体の製造方法。
  3. Ｔｉ及びＡｌが結合したＴｉＡｌ系金属間化合物と、添加金属とを含有するＴｉＡｌ系粉末体を焼結して、ＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体を生成し、
    前記添加金属は、Ｎｉ及びＦｅであり、
    前記ＴｉＡｌ系粉末体は、Ｎｉ及びＦｅの合計量が、０．０１重量％以上２重量％以下である、ＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体の製造方法。
  4. Ｔｉ及びＡｌが結合したＴｉＡｌ系金属間化合物と、添加金属とを含有するＴｉＡｌ系粉末体を焼結して、ＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体を生成し、
    前記添加金属は、Ｎｉ、又は、Ｎｉ及びＦｅであり、
    前記ＴｉＡｌ系粉末体は、前記ＴｉＡｌ系金属間化合物と前記添加金属とを含有するＴｉＡｌ系固溶粉末を複数混合したものである、ＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体の製造方法。
  5. 前記ＴｉＡｌ系粉末体は、前記ＴｉＡｌ系金属間化合物の粉末であるＴｉＡｌ系粉末と、前記添加金属を含有する添加金属粉末とを複数混合したものである、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体の製造方法。
  6. Ｔｉ及びＡｌが結合したＴｉＡｌ系金属間化合物と、Ｎｉである添加金属とを含有し、
    Ｎｉの含有量が、全体の０．２重量％以上０．６重量％以下である、ＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体。
  7. Ｔｉ及びＡｌが結合したＴｉＡｌ系金属間化合物と、Ｎｉ及びＦｅである添加金属と、を含有し、
    Ｎｉ及びＦｅの合計含有量が、全体の０．０１重量％以上２重量％以下である、ＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体。
  8. 前記ＴｉＡｌ系金属間化合物と前記添加金属とを含有する複数のＴｉＡｌ系焼結粉末が結合しており、前記添加金属の金属相である添加金属相は、隣接する前記ＴｉＡｌ系焼結粉末の間に存在する、請求項６又は請求項７に記載のＴｉＡｌ系金属間化合物焼結体。
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JPH0730418B2 (ja) * 1989-01-30 1995-04-05 住友軽金属工業株式会社 Ｔｉ―Ａｌ系金属間化合物部材の成形法
JPH03193801A (ja) * 1989-12-25 1991-08-23 Nippon Steel Corp 金属間化合物焼結添加用粉末および焼結法
JPH03243741A (ja) * 1990-02-21 1991-10-30 Nippon Tungsten Co Ltd Ｔｉ―Ａｌ系焼結体およびその製造方法
US5098469A (en) * 1991-09-12 1992-03-24 General Motors Corporation Powder metal process for producing multiphase NI-AL-TI intermetallic alloys
JPH0892602A (ja) * 1994-09-28 1996-04-09 Toyo Alum Kk ＴｉＡｌ金属間化合物粉末およびその焼結体
JP2000355704A (ja) * 1999-06-15 2000-12-26 Osaka Yakin Kogyo Kk Ｔｉ−Ａｌ系合金の射出成形法における脱脂成形体の炭素量と酸素量の制御方法
JP3728507B2 (ja) * 2002-08-19 2005-12-21 独立行政法人産業技術総合研究所 焼結チタン合金及びその製造方法
US7387763B2 (en) * 2004-07-27 2008-06-17 General Electric Company Preparation of sheet by injection molding of powder, consolidation, and heat treating

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