JPH01246330A - Ｔｉ−Ａｌ合金粉末焼結体およびその製造方法 - Google Patents
Ｔｉ−Ａｌ合金粉末焼結体およびその製造方法Info
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- JPH01246330A JPH01246330A JP7113488A JP7113488A JPH01246330A JP H01246330 A JPH01246330 A JP H01246330A JP 7113488 A JP7113488 A JP 7113488A JP 7113488 A JP7113488 A JP 7113488A JP H01246330 A JPH01246330 A JP H01246330A
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Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野１
本発明は、耐酸化性を改善したＴｉ −Ａ、ｉ！合金粉
末焼結体に関し、その製造方法をも包含する。
末焼結体に関し、その製造方法をも包含する。
［従来の技術１
最近、金属とセラミックスとの中間領域の性質をもった
材料として、種々の金属間化合物が注目されている。
その中で、Ｔｉ −Ａ、ｌｌ系金属間化合物は比重が小
さく、強度や耐食性にすぐれているため、この特性を生
かした用途、たとえば航空機や自動車のエンジン関連材
料としての利用が試みられている。
材料として、種々の金属間化合物が注目されている。
その中で、Ｔｉ −Ａ、ｌｌ系金属間化合物は比重が小
さく、強度や耐食性にすぐれているため、この特性を生
かした用途、たとえば航空機や自動車のエンジン関連材
料としての利用が試みられている。
１’−１−Ａ、Ｑ系金属間化合物のうち−ｒｉＡ、Ｉ）
（化学量論組成はＴｉ−３６％Δｇ）は、その周辺の、
とくにＡＭリッチ側に広い固溶範囲をもつが、そうした
合金の中で常温で多少とも塑性加工ができるのは、Ａ、
ｌ１３６％近辺の組成のものに限られ、Ａｌが４０％を
超えると、常温はもちろん高温でも塑性加工が困難にな
る。
（化学量論組成はＴｉ−３６％Δｇ）は、その周辺の、
とくにＡＭリッチ側に広い固溶範囲をもつが、そうした
合金の中で常温で多少とも塑性加工ができるのは、Ａ、
ｌ１３６％近辺の組成のものに限られ、Ａｌが４０％を
超えると、常温はもちろん高温でも塑性加工が困難にな
る。
従って、比較的ＡＪ２リッチのＴｉ −ＡＪ金合金通常
の鋳造−熱間加工により製品をつくることができず、精
密鋳造や粉末冶金により最終製品またはそれに近い形状
のものを得て、必要ならば最少限の機械加工を行なって
、製品とするほかない。
の鋳造−熱間加工により製品をつくることができず、精
密鋳造や粉末冶金により最終製品またはそれに近い形状
のものを得て、必要ならば最少限の機械加工を行なって
、製品とするほかない。
精密鋳造にくらべ、粉末冶金の方が、組織の微細化が容
易であり、強度を要求される部品の製造技術としては適
している。
易であり、強度を要求される部品の製造技術としては適
している。
この種のＴｉ−／３Ｊ系合金の焼結体は、通常、溶湯噴
霧法によって１ｑだ合金粉末を原料とし、合成樹脂など
をバインダーとする射出成形とそれに続く焼結によって
’Ｉ造するか、またはＨＩＰ（熱間静水圧プレス）、熱
間押出しなどの熱間成形技術によって製造されている。
霧法によって１ｑだ合金粉末を原料とし、合成樹脂など
をバインダーとする射出成形とそれに続く焼結によって
’Ｉ造するか、またはＨＩＰ（熱間静水圧プレス）、熱
間押出しなどの熱間成形技術によって製造されている。
形状の複雑な製品は、前者の製法によることになる。
いずれにしても、それらの焼結体は、組織がもとの粉
末の粒度を反映して数十μのオーダーの微細なものであ
るため、鋳造品より機械的性質がすぐれている。
末の粒度を反映して数十μのオーダーの微細なものであ
るため、鋳造品より機械的性質がすぐれている。
しかし、既存の耐熱合金たとえばＴ′析出硬化型のＮｉ
基超合金などと比較すると、ｌ’−ｉ −Ａ、Ｑ合金と
くにＴｉＡ、ｌ！焼結体は、延靭性が低い。
基超合金などと比較すると、ｌ’−ｉ −Ａ、Ｑ合金と
くにＴｉＡ、ｌ！焼結体は、延靭性が低い。
また、高温における耐酸、化性が不十分である。
これらのことが原因となって、Ｔｉ ｌ焼結体の実用化
は進んでいない。
は進んでいない。
発明者らは、ｌｉＡ、Ｑ金属間化合物を中心とする組成
のＴｉ−Ａｌ合金の焼結体に、適量のＳｉおよびＢを添
加することによって延靭性を改善することに成功し、す
でに提案した（特願昭６１−２６０１２４号）。
のＴｉ−Ａｌ合金の焼結体に、適量のＳｉおよびＢを添
加することによって延靭性を改善することに成功し、す
でに提案した（特願昭６１−２６０１２４号）。
［発明が解決しようとする課題］
従って、つぎの課題は、ｌｉ −７１Ｊ合金の焼結体の
耐高温酸化性の向上である。 本発明の目的は、この課
題を解決し、高温で酸化されにくいＴｉ−Ａｌ合金粉末
焼結体と、その製造方法を提供することにある。
耐高温酸化性の向上である。 本発明の目的は、この課
題を解決し、高温で酸化されにくいＴｉ−Ａｌ合金粉末
焼結体と、その製造方法を提供することにある。
［課題を解決するための手段］
耐高Ｗｉｌｔ化性が向上した本発明のｒ＋ −Ａｌ合金
粉末焼結体は、ＡＩを３０〜４５重量％含有し残部が実
質上ＴｉからなるＴｉ −ＡＪ金合金粉末を焼結してな
り、焼結体中にＳｉを０．３〜５゜０重１％拡散させた
ことを特徴とする。
粉末焼結体は、ＡＩを３０〜４５重量％含有し残部が実
質上ＴｉからなるＴｉ −ＡＪ金合金粉末を焼結してな
り、焼結体中にＳｉを０．３〜５゜０重１％拡散させた
ことを特徴とする。
上記のＴｉ −Ａｌ合金粉末焼結体の製造方法は、八ρ
を３０〜４５重四％含重量残部が実質上ｌｉからなるＴ
ｉ−Ａｌ合金粉末の焼結体を、ＳｉまたはＳｉを発生す
る物質と接触させて、温度８００〜１１００℃に１ない
し数時間加熱することにより、上記焼結体に０．３〜５
．０重量％のＳｉを拡散させることを特徴とする。
を３０〜４５重四％含重量残部が実質上ｌｉからなるＴ
ｉ−Ａｌ合金粉末の焼結体を、ＳｉまたはＳｉを発生す
る物質と接触させて、温度８００〜１１００℃に１ない
し数時間加熱することにより、上記焼結体に０．３〜５
．０重量％のＳｉを拡散させることを特徴とする。
「Ｓｉを発生する物質」とは、上記の処理温度において
、揮発、分解その他の機構によりＳｉが生成し、それが
焼結体に与えられるような物質でおれば、何でもよい。
、揮発、分解その他の機構によりＳｉが生成し、それが
焼結体に与えられるような物質でおれば、何でもよい。
フェロシリコンの粉末などがその例であって、焼結体
をその中に埋没させ、不活性ガスで保護した雰囲気中で
加熱すれば、拡散を行なうことができる。
をその中に埋没させ、不活性ガスで保護した雰囲気中で
加熱すれば、拡散を行なうことができる。
Ｓｉの拡散には、塩化アンモニウムのような活性化剤が
有効であって、処理に要する時間を短縮することができ
るから、結晶組織の粗大化が避けられて好ましい。
有効であって、処理に要する時間を短縮することができ
るから、結晶組織の粗大化が避けられて好ましい。
本発明による耐高温酸化性の向上は、たとえばターボチ
ャージＶ−のホイールのように、形状が複雑で肉厚の薄
い部分が多いＴｉ −ＡＮ合金粉末焼結体に適用したと
き、とくに有意義である。
ャージＶ−のホイールのように、形状が複雑で肉厚の薄
い部分が多いＴｉ −ＡＮ合金粉末焼結体に適用したと
き、とくに有意義である。
〔作 用］
焼結体をつくるＴｉ −Ａｌ合金の組成についていえば
、ＴｉＡｌ金属間化合物の化学量論組成、すなわち重量
比でＴｉ ：ｌ ＝６４ ：３６よりもＡ、ｌ）が少
ない領域では異種の金属間化合物Ｔ１３１が生成して好
ましくないから、あまりＴｉ リッチとなる組成を避け
て、Ａ、Ｉ！を少なくとも３０重厘％存在させるべきで
ある。 一方、へρリッチ側の固溶限は１３００℃で６
０重量％近くの組成まであるが、やはり別の金属間化合
物であるＴｉＡＮ３が析出して脆化を招くから、Ａ、ｌ
ｌ：４５重重量を上限とする。
、ＴｉＡｌ金属間化合物の化学量論組成、すなわち重量
比でＴｉ ：ｌ ＝６４ ：３６よりもＡ、ｌ）が少
ない領域では異種の金属間化合物Ｔ１３１が生成して好
ましくないから、あまりＴｉ リッチとなる組成を避け
て、Ａ、Ｉ！を少なくとも３０重厘％存在させるべきで
ある。 一方、へρリッチ側の固溶限は１３００℃で６
０重量％近くの組成まであるが、やはり別の金属間化合
物であるＴｉＡＮ３が析出して脆化を招くから、Ａ、ｌ
ｌ：４５重重量を上限とする。
焼結体をＳｉに接触させた状態で加熱すると、Ｓｉが焼
結体の表層部に浸透し拡散して、一部は化合物をつくり
、一部は固溶する。 拡散の量は温度と時間によって決
定され、加熱温度８００〜１１００’Ｃはこれに好適な
範囲である。 ８００°Ｃ未満では拡散に長時間を必要
として実際的でないばかりか、焼結体内のＳｉ濃度勾配
が不安定であって、焼結部材を８００ ’Ｃ近い温度で
使用した場合に、それが変動しやすい。 他方、１１０
０℃を超える高温では拡散量が多くなりすぎて、焼結体
の表層部がＳｉで被覆されたような状態になる。 やは
り、焼結部材を高温で使用したときに一部溶解するおそ
れがあり、好ましくない。
結体の表層部に浸透し拡散して、一部は化合物をつくり
、一部は固溶する。 拡散の量は温度と時間によって決
定され、加熱温度８００〜１１００’Ｃはこれに好適な
範囲である。 ８００°Ｃ未満では拡散に長時間を必要
として実際的でないばかりか、焼結体内のＳｉ濃度勾配
が不安定であって、焼結部材を８００ ’Ｃ近い温度で
使用した場合に、それが変動しやすい。 他方、１１０
０℃を超える高温では拡散量が多くなりすぎて、焼結体
の表層部がＳｉで被覆されたような状態になる。 やは
り、焼結部材を高温で使用したときに一部溶解するおそ
れがあり、好ましくない。
好適な拡散が行なわれた場合、Ｓｉが焼結体の重量に対
して０．３％以上添加されれば、多くの場合、表層部に
耐高温酸化性を改善するに足りる濃度の８１が存在する
ことになる。 同じＳｉ含有量であっても、それぞれの
焼結体の比表面積の大小に応じて、表層部におけるＳｉ
′ａ度が異なることはいうまでもないが、本発明がとく
にその意義を発揮する、複雑な形で薄肉の、従って比表
面積が大きい焼結体においても、表層のＳｉが１％また
はそれ以上存在すれば、耐高温酸化性の向上が実現する
。
して０．３％以上添加されれば、多くの場合、表層部に
耐高温酸化性を改善するに足りる濃度の８１が存在する
ことになる。 同じＳｉ含有量であっても、それぞれの
焼結体の比表面積の大小に応じて、表層部におけるＳｉ
′ａ度が異なることはいうまでもないが、本発明がとく
にその意義を発揮する、複雑な形で薄肉の、従って比表
面積が大きい焼結体においても、表層のＳｉが１％また
はそれ以上存在すれば、耐高温酸化性の向上が実現する
。
一方、Ｓｉの量が過剰になって１０％近くなると、前記
したように表層部に多量存在するようになるほか、内部
にも浸透して、Ｔｉ Ａ、Ｑ金属間化合物組織に影響を
与え、延靭性や強度を損なう危険が生じる。 ＴｉＡＮ
にＳｉを作用させたとき、ＳｌがＴ１およびＡ、ｌｌと
置換しくこのとき、ＳｉはＡρよりもＴｉの方に多く置
換するといわれている）、その結果、Ｔ ｉ Ａ ’Ｊ
３やＡ、！！２Ｓｉなどの化合物が生成して、Ｔｉ
ＡＮ相中に混在するようになるからである。 とくに比
表面積の大きな焼結体でない限り、５ｉｆｆｌは５％程
度に止めておくのがよいようである。
したように表層部に多量存在するようになるほか、内部
にも浸透して、Ｔｉ Ａ、Ｑ金属間化合物組織に影響を
与え、延靭性や強度を損なう危険が生じる。 ＴｉＡＮ
にＳｉを作用させたとき、ＳｌがＴ１およびＡ、ｌｌと
置換しくこのとき、ＳｉはＡρよりもＴｉの方に多く置
換するといわれている）、その結果、Ｔ ｉ Ａ ’Ｊ
３やＡ、！！２Ｓｉなどの化合物が生成して、Ｔｉ
ＡＮ相中に混在するようになるからである。 とくに比
表面積の大きな焼結体でない限り、５ｉｆｆｌは５％程
度に止めておくのがよいようである。
［実施例］
表に示す組成の７ｉ−Ａｌ系合金を溶製し、溶湯噴霧法
により粉末化して、６０メツシュ通過の粉末を用意した
。 この粉末を軟Ｉｌｌ製の缶に封入して１１００″Ｃ
でＨＩＰ処理し、缶を取除いて再度１３００’ＣでＨＩ
Ｐ処理することにより、焼結体とした。
により粉末化して、６０メツシュ通過の粉末を用意した
。 この粉末を軟Ｉｌｌ製の缶に封入して１１００″Ｃ
でＨＩＰ処理し、缶を取除いて再度１３００’ＣでＨＩ
Ｐ処理することにより、焼結体とした。
焼結体から引張試験片および酸化試験片を採取し、金属
ケイ素粉末：アルミナ粉末−１：９（重量比）の混合物
に微ωの塩化アンモニウムを添加したものの中に埋没さ
せ、保護雰囲気下に種々の温度Ｘ時間の条件で加熱処理
して、Ｓｉの焼結体への拡散を行なった。
ケイ素粉末：アルミナ粉末−１：９（重量比）の混合物
に微ωの塩化アンモニウムを添加したものの中に埋没さ
せ、保護雰囲気下に種々の温度Ｘ時間の条件で加熱処理
して、Ｓｉの焼結体への拡散を行なった。
処理後の試験片に対し、９００ ’Ｃにおいて、引張試
験と大気中２０時間放置の酸化試験とを行なった。 （
ｑられた高温引張強度と酸化増量の値を、合金組成、Ｓ
１拡散処理の条件（温度２時間）およびＳｉ拡散量とと
もに、表にまとめて示す。
験と大気中２０時間放置の酸化試験とを行なった。 （
ｑられた高温引張強度と酸化増量の値を、合金組成、Ｓ
１拡散処理の条件（温度２時間）およびＳｉ拡散量とと
もに、表にまとめて示す。
表の結果から、Ｔｉ −ＡＮ合金粉末焼結体に適量のＳ
ｉを拡散ざぜたものは、耐高温酸化性が向上することが
わかる。 Ｓｉの拡散による耐酸化性向上の効果は、Ｔ
ｉＡ、ｆｆ（γ〉金属間化合物以外の材料、すなわちＡ
ｕ：３０重量％以下の場合（比較例２）および４５重量
％以上（比較例６）にも認められるが、これらの場合に
は焼結体の脆化が著しく、実用的な焼結部材が１９られ
ない。
ｉを拡散ざぜたものは、耐高温酸化性が向上することが
わかる。 Ｓｉの拡散による耐酸化性向上の効果は、Ｔ
ｉＡ、ｆｆ（γ〉金属間化合物以外の材料、すなわちＡ
ｕ：３０重量％以下の場合（比較例２）および４５重量
％以上（比較例６）にも認められるが、これらの場合に
は焼結体の脆化が著しく、実用的な焼結部材が１９られ
ない。
本発明の方法は、Ｔｉ −Ａ、Ｑ合金粉末中にあらかじ
め固溶強化元素などを適宜含有させたものの焼結体につ
いても適用でき、表層のＳｉ化合物生成により耐酸化性
が向上することが確認された。
め固溶強化元素などを適宜含有させたものの焼結体につ
いても適用でき、表層のＳｉ化合物生成により耐酸化性
が向上することが確認された。
（発明の効果】
本発明のＴｉ−Ａ、９合金粉末焼結体は、適量の５１の
拡散により、耐高温酸化性が向上している。
拡散により、耐高温酸化性が向上している。
一方で、高温強度は実質上影響を受けないから、この焼
結体は、常温から１０００℃までの高温で使用する機械
構造部材として有用である。
結体は、常温から１０００℃までの高温で使用する機械
構造部材として有用である。
本発明の製造方法によれば、このような耐高温酸化性の
向上したＴｉ−ＡＪ！合金粉末焼結体を、常用の装置を
用いて容易に製造することができる。
向上したＴｉ−ＡＪ！合金粉末焼結体を、常用の装置を
用いて容易に製造することができる。
特許出願人 人同特殊鋼株式会社
代理人 弁理士 須 賀 総 夫
Claims (3)
- （１）Ａｌを３０〜４５重量％含有し残部が実質上Ｔｉ
からなるＴｉ−Ａｌ合金の粉末を焼結してなり、焼結体
中にＳｉを０．３〜５．０重量％拡散させたことを特徴
とするＴｉ−Ａｌ合金粉末焼結体。 - （２）Ａｌを３０〜４５重量％含有し残部が実質上Ｔｉ
からなるＴｉ−Ａｌ合金の粉末焼結体を、ＳｉまたはＳ
ｉを発生する物質と接触させて温度８００〜１１００℃
に１ないし数時間加熱することにより、上記焼結体に０
．３〜５．０重量％のＳｉを拡散させることを特徴とす
るＴｉ−Ａｌ粉末焼結体の製造方法。 - （３）ＳｉまたはＳｉを発生する物質として金属ケイ素
の粉末、ケイ素合金または化合物の粉末を使用して実施
する請求項２の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63071134A JP2580689B2 (ja) | 1988-03-25 | 1988-03-25 | Ｔｉ−Ａｌ合金粉末焼結体およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63071134A JP2580689B2 (ja) | 1988-03-25 | 1988-03-25 | Ｔｉ−Ａｌ合金粉末焼結体およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01246330A true JPH01246330A (ja) | 1989-10-02 |
| JP2580689B2 JP2580689B2 (ja) | 1997-02-12 |
Family
ID=13451802
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63071134A Expired - Lifetime JP2580689B2 (ja) | 1988-03-25 | 1988-03-25 | Ｔｉ−Ａｌ合金粉末焼結体およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2580689B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2491926A (en) * | 2011-06-13 | 2012-12-19 | Charles Malcolm Ward-Close | Changing the solute level of shaped metal objects |
-
1988
- 1988-03-25 JP JP63071134A patent/JP2580689B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2491926A (en) * | 2011-06-13 | 2012-12-19 | Charles Malcolm Ward-Close | Changing the solute level of shaped metal objects |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2580689B2 (ja) | 1997-02-12 |
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