JP7340875B2 - 共晶組織を含有する銅チタン合金及びその調製方法 - Google Patents
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Description
共晶組織を含有する銅チタン合金は、質量百分率でCu粉40.0%~55%、Ti粉45%~60%を調製してなり、Cu粉及びTi粉の質量百分率の和は100%である。
工程1、材料を混合する。
銅チタン合金の成分比率に基づいて、Cu粉及びTi粉を3次元混合機で1時間混合し、混合物Aを得る。
工程2、製錬を準備する。
混合物Aを直径40mm、高さ50mmのジルコニアるつぼに入れ、ジルコニアるつぼを高温真空炉に入れて製錬する。炉内の真空度は1.0×10-3Paである。
工程3、製錬する。
8~10℃/minの速度で、室温から1000~1100℃まで昇温し、30~40min保温し、その後900~910℃で30~40min保温する。高温真空炉を室温まで冷却してから取り出し、共晶組織を含有する銅チタン合金を得る。
(1)本発明で調製した銅チタン合金は比較的高い室温破壊靭性を有し、総合的性質が優れている。
(2)本発明は、固液拡散により形成した銅チタン2元共晶合金である。調製過程の操作は簡単で、加熱温度は低く、コストを節約する。
(3)本発明の銅チタン合金は室温で共晶組織を有し、共晶組織はCuTi及びCuTi2の2種の金属間化合物からなる。
工程1、材料を混合する。
銅チタン合金の成分比率に基づいて、Cu粉及びTi粉を3次元混合機で均一に混合する。混合時間は1時間で、混合物Aを得る。
工程2、製錬を準備する。
40gの混合物Aを直径40mm、高さ50mmのジルコニアるつぼに入れ、ジルコニアるつぼを高温真空炉に入れて製錬する。炉内の真空度は1.0×10-3Paである。
工程3、製錬する。
室温から開始し、10℃/minの速度で1100℃まで昇温して、30min保温し、その後910℃で30min保温する。高温真空炉を室温まで冷却してから取り出し、共晶組織を含有する銅チタン合金を得る。室温SEM図は図1に示す通りであり、CuTi及びCuTi2が相互に混ざり合って形成された共晶組織を確認できる。
実施例1との違いは、調製プロセスにおいて「1100℃で30min保温する」を「1150℃で60min保温する」に調整したことである。調製した銅チタン合金の室温SEM図は図4に示す通りであり、多角形のCuTi2結晶粒がCuTi相中に分散し、相互に混ざり合った共晶組織が出現していないことが確認できる。検査の結果、調製した銅チタン合金の室温破壊靭性は20MPa・m1/2である。
実施例1との違いは、合金成分を「Cu粉57%、Ti粉43%」に調整したことである。室温組織は、CuTi、CuTi2及びCu4Ti3からなる銅チタン合金である。検査の結果、調製した銅チタン合金の室温破壊靭性は27MPa・m1/2である。
工程1、材料を混合する。
銅チタン合金の成分比率に基づいて、Cu粉及びTi粉を3次元混合機で均一に混合する。混合時間は1時間で、混合物Aを得る。
工程2、製錬を準備する。
40gの混合物Aを直径40mm、高さ50mmのジルコニアるつぼに入れ、ジルコニアるつぼを高温真空炉に入れて製錬する。炉内の真空度は1.0×10-3Paである。
工程3、製錬する。
室温から開始し、10℃/minの速度で1100℃まで昇温して、30min保温し、その後910℃で30min保温する。高温真空炉を室温まで冷却してから取り出し、共晶組織を含有する銅チタン合金を得る。室温SEM図は図2に示す通りであり、極めて小さなCuTi及びCuTi2の2相が相互に混ざり合って形成する典型的な室温共晶組織の形態が確認できる。
実施例2との違いは、調製プロセスにおいて「1100℃で30min保温する」を「1150℃で60min保温する」に調整したことである。調製した銅チタン合金の室温SEM図は図5に示す通りであり、CuTi2結晶粒が大きく、相互に混ざり合った典型的な共晶組織の微細形態がないことが確認できる。検査の結果、調製した銅チタン合金の室温破壊靭性は24MPa・m1/2である。
工程1、材料を混合する。
銅チタン合金の成分比率に基づいて、Cu粉及びTi粉を3次元混合機で均一に混合する。混合時間は1時間で、混合物Aを得る。
工程2、製錬を準備する。
40gの混合物Aを直径40mm、高さ50mmのジルコニアるつぼに入れ、ジルコニアるつぼを高温真空炉に入れて製錬する。炉内の真空度は1.0×10-3Paである。
工程3、製錬する。
室温から開始し、10℃/minの速度で1100℃まで昇温して、30min保温し、その後910℃で30min保温する。高温真空炉を室温まで冷却してから取り出し、共晶組織を含有する銅チタン合金を得る。室温SEM図は図3に示す通りであり、室温組織はCuTi及びCuTi2が相互に包み、混ざり合って形成する共晶組織であることが確認できる。
実施例3との違いは、調製プロセスにおいて「1100℃で30min保温する」を「1150℃で60min保温する」に調整したことである。得られた銅チタン合金CuTi2結晶粒の寸法は不均一であり、典型的な共晶組織は生成されず、共晶組織はほとんど出現しない。検査の結果、調製した銅チタン合金の室温破壊靭性は22MPa・m1/2である。
実施例3との違いは、調製プロセスにおいて「1100℃で30min保温する」を「1100℃で20min保温する」に調整したことである。調製した銅チタン合金の室温SEM図は図5に示す通りであり、溶解していないTiを有し、得られた合金の室温組織はCuTi、CuTi2及びαTiを含有する3相合金であることが確認できる。検査の結果、調製した銅チタン合金の室温破壊靭性は23MPa・m1/2である。
実施例3との違いは、調製プロセスにおいて「1100℃で30min保温し、910℃で30min保温する」を「1100℃で60min保温する」に調整したことである。調製した銅チタン合金の室温SEM図は図6に示す通りであり、共晶組織を得ることができないことが確認できる。検査の結果、調製した銅チタン合金の室温破壊靭性は25MPa・m1/2である。
実施例3との違いは、合金成分を「Cu粉39%、Ti粉61%」に調整したことである。第2相を含有するチタン合金を得ることがあり、実施例の方法で得られるのは鋳造状態の室温組織であり、αTi及び第2相のCuTi2である。検査の結果、調製した製品はチタン合金であり、室温破壊靭性は26MPa・m1/2である。
Claims (4)
- 質量百分率でCu粉40%~55%、Ti粉45%~60.0%を調製してなり、Cu粉及びTi粉の質量百分率の和が100%であることを特徴とする、共晶組織を含有する銅チタン合金の調製方法であって、
工程1、材料を混合する工程、
銅チタン合金の成分比率がCu粉40%~55%、Ti粉45%~60.0%、Cu粉及びTi粉の質量百分率の和が100%であり、Cu粉及びTi粉を均一に混合し、混合物を得る工程、
工程2、製錬を準備する工程であって、混合物を高温真空炉に入れて製錬し、炉内の真空度は1.0×10 -3 Paである、工程、
工程3、製錬する工程であって、8~10℃/minの速度で、室温から1000~1100℃まで昇温し、30~40min保温し、その後900~910℃で30~40min保温し、高温真空炉を室温まで冷却してから取り出し、共晶組織を含有する銅チタン合金を得る、工程、
を含むことを特徴とする、共晶組織を含有する銅チタン合金の調製方法。 - 前記Cu粉の粒度が300メッシュであり、Ti粉の粒度が250メッシュである、ただしメッシュはASTM E11で定義される、ことを特徴とする、請求項1に記載の共晶組織を含有する銅チタン合金の調製方法。
- 室温破壊靭性が30~37MPa・m1/2であることを特徴とする、請求項1に記載の共晶組織を含有する銅チタン合金の調製方法。
- 室温組織が、CuTi及びCuTi2の2種の金属間化合物からなる共晶組織であることを特徴とする、請求項1に記載の共晶組織を含有する銅チタン合金の調製方法。
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