JPH0211753A - ＴｉＡｌ系複合部材及びその製造方法 - Google Patents
ＴｉＡｌ系複合部材及びその製造方法Info
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Landscapes
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
し産業上の利用分野］
本発明は、自動車や航空機用軽量耐熱材料として有用な
ＴｉＡｌ系複合部材及びその製造方法に関する。
ＴｉＡｌ系複合部材及びその製造方法に関する。
［従来の技術］
Ｔｊ ３ ＡＪ、Ｔｉ Ａ、＆或いはＴｊＡア３のＴｉ
とＡｌとの金属間化合物は、常温での加工性に劣す るため、工業的利用の観点からそれほど関心が持たれて
いなかったが、近年、自動車や航空機の各種部品の軽量
化、高耐熱化の要請から前記金属間化合物かこれらの軽
量耐熱Ｈ料として注目されている。
とＡｌとの金属間化合物は、常温での加工性に劣す るため、工業的利用の観点からそれほど関心が持たれて
いなかったが、近年、自動車や航空機の各種部品の軽量
化、高耐熱化の要請から前記金属間化合物かこれらの軽
量耐熱Ｈ料として注目されている。
上記Ｔｉ とＡｌの金属間化合物の中でＴｉＡ１合金は
、軽量であると共にＮｊ基超超合金匹敵する比強度を持
つ新しい素材であり、耐酸化性にもかなり優れているた
め将来の新機能Ｈ料として大いに期待されている。
、軽量であると共にＮｊ基超超合金匹敵する比強度を持
つ新しい素材であり、耐酸化性にもかなり優れているた
め将来の新機能Ｈ料として大いに期待されている。
［発明が解決しようとする課題］
上記ＴｉＡ１合金は、実用化の上でいくつかの解決すべ
き課題があり、その一つとして常温での延性が低いとい
う問題が挙げられる。この改善策としては、第３元素（
例えば■、Ｍｎ等）の添加又はＴｊの比率の高いＴｉＡ
１合金の開発等による靭性改善の努力が鋭意なされてき
ており、実用化の目途が立ちつつある。しかしながら、
前記Ｔｉ ＡＪ！合金は高温、特に９００°Ｃ以上の温
度領域における耐酸化性に劣るという問題が残されてい
る。即ち、Ｔｊ Ａ、ｆｆ合金は酸化初期において保護
被膜としてのＡ、ｅ２０３が形成されるが、酸化の進行
に伴ってＴｊＡノ合金中のＡ、１２が表面に拡散し、Ａ
ｌ２Ｏ３とＴｊＡノ合金との間にＴｉ３Ａノ層が形成さ
れ、この時点でＡｌ２Ｏ３か保護被膜として機能しなく
なり、表面にＴｉ ０２が形成されて酸化か進行する。
き課題があり、その一つとして常温での延性が低いとい
う問題が挙げられる。この改善策としては、第３元素（
例えば■、Ｍｎ等）の添加又はＴｊの比率の高いＴｉＡ
１合金の開発等による靭性改善の努力が鋭意なされてき
ており、実用化の目途が立ちつつある。しかしながら、
前記Ｔｉ ＡＪ！合金は高温、特に９００°Ｃ以上の温
度領域における耐酸化性に劣るという問題が残されてい
る。即ち、Ｔｊ Ａ、ｆｆ合金は酸化初期において保護
被膜としてのＡ、ｅ２０３が形成されるが、酸化の進行
に伴ってＴｊＡノ合金中のＡ、１２が表面に拡散し、Ａ
ｌ２Ｏ３とＴｊＡノ合金との間にＴｉ３Ａノ層が形成さ
れ、この時点でＡｌ２Ｏ３か保護被膜として機能しなく
なり、表面にＴｉ ０２が形成されて酸化か進行する。
本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたも
ので、軽量性、耐熱性に優れていると共に、高温下での
耐酸化性を改善したＴｉＡノ系複合部拐及びその製造方
法を提供しようとするものである。
ので、軽量性、耐熱性に優れていると共に、高温下での
耐酸化性を改善したＴｉＡノ系複合部拐及びその製造方
法を提供しようとするものである。
［課題を解決するための手段］
本発明は、ＴｉＡノ金属間化合物の基材表面にＴｉＡノ
３金属間化合物の薄膜層を被覆したことを特徴とするＴ
ｊ Ａ、＋？系複合部材である。
３金属間化合物の薄膜層を被覆したことを特徴とするＴ
ｊ Ａ、＋？系複合部材である。
上記ＴｊＡノ金属間化合物の基材表面に被覆されるＴｉ
Ａノ３金属間化合物の薄膜層は、該基材表面に直接に被
覆してもよいし、或いは該薄膜層の成膜後の熱処理等に
よる温度上昇により薄膜層中のＡ、ｅを見料に拡散させ
ることによって見料と薄膜層間の組成の連続性を付与す
るための拡散層を介在させて密着性を高めるようにして
もよい。
Ａノ３金属間化合物の薄膜層は、該基材表面に直接に被
覆してもよいし、或いは該薄膜層の成膜後の熱処理等に
よる温度上昇により薄膜層中のＡ、ｅを見料に拡散させ
ることによって見料と薄膜層間の組成の連続性を付与す
るための拡散層を介在させて密着性を高めるようにして
もよい。
上記ＴｉＡ、ｅ３金属間化合物の薄膜層の形成手段とし
ては、種々の方法を用いることかでき、例えばＣＶＤ法
、真空蒸着法、高周波スパッタリング法、マグネトロン
スパッタリング法、イオンビムスパッタリング法或いは
・蒸着とイオン注入とを同時に行なうイオンミキシング
法等を採用し？ＬＩるか、特にイオンミキシング法で薄
膜層を形成することが望ましい。
ては、種々の方法を用いることかでき、例えばＣＶＤ法
、真空蒸着法、高周波スパッタリング法、マグネトロン
スパッタリング法、イオンビムスパッタリング法或いは
・蒸着とイオン注入とを同時に行なうイオンミキシング
法等を採用し？ＬＩるか、特にイオンミキシング法で薄
膜層を形成することが望ましい。
［作用］
本発明によれば、軽量、耐熱性に優れたＴｉＡノ金属間
化合物の基材表面にＡノ成分を多く含むＴｉＡノ、金属
間化合物の薄膜層を被覆することによって、基材中のＡ
、ｅ拡散に伴う酸化の進行を防止できるため、軽量、耐
熱、耐食性か著しく優れたＴＩＡノ系複合部材を得るこ
とができる。また、基材と薄膜層は基本構成成分として
同一の元素を含有しているため、熱影響を受けた時での
薄膜層のクラック発生や剥離を防止できる。
化合物の基材表面にＡノ成分を多く含むＴｉＡノ、金属
間化合物の薄膜層を被覆することによって、基材中のＡ
、ｅ拡散に伴う酸化の進行を防止できるため、軽量、耐
熱、耐食性か著しく優れたＴＩＡノ系複合部材を得るこ
とができる。また、基材と薄膜層は基本構成成分として
同一の元素を含有しているため、熱影響を受けた時での
薄膜層のクラック発生や剥離を防止できる。
また、Ｔｉ ＡＪ２３金属間化合物の薄膜層をイオンミ
キシング法によりＴｊＡノ金属間化合物の基材表面に形
成することによって、基材表面でのミキシング作用によ
り薄膜層の基材に対する密着性を向上できる。しかも、
基材と薄膜層との間にそれらの組成的傾斜構造を有する
中間層を形成できるため、応力歪みを緩和できる。更に
、低温での薄膜層形成による該薄膜層内での熱応力発生
を低減てきると共に、固溶領域の狭いＴｉＡノ３相の組
成調整を容易に行なうことかできる等の優れた特徴を有
する。
キシング法によりＴｊＡノ金属間化合物の基材表面に形
成することによって、基材表面でのミキシング作用によ
り薄膜層の基材に対する密着性を向上できる。しかも、
基材と薄膜層との間にそれらの組成的傾斜構造を有する
中間層を形成できるため、応力歪みを緩和できる。更に
、低温での薄膜層形成による該薄膜層内での熱応力発生
を低減てきると共に、固溶領域の狭いＴｉＡノ３相の組
成調整を容易に行なうことかできる等の優れた特徴を有
する。
［発明の実施例］
以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
実施例１
まず、溶解法により生成したＴｉ Ａ、ｆ？合金を加工
して３０ｍｍ Ｘ ３０ｍｍ Ｘ ５ ｍｍの板材を製
作した後、この板材の片面を鏡面研磨した。つづいて、
この板材をイオンビームスパッタリング装置に設置した
後、ＴｉＡｌ３合金のターゲットを使用し、スパツタ電
圧３１ｃＶ、電流密度２．５ｍＡ／ｃｉの条件で該ター
ゲットにＡｒイオンを衝突させてＴｉ Ａ、ｆ？３合金
を板材にスパッタリング蒸着を行ないながら、別のイオ
ン源から電圧１００■、電流密度０．３５ｍＡ／ｃＩｊ
の条件で板材をＡｒイオンアシスト処理を行なって板材
の鏡面研磨した表面に厚さ３μｍのＴｉ Ａ、ｆ？３合
金からなる薄膜層を形成してＴｉ ＡＩ！系複合部祠を
製造した。
して３０ｍｍ Ｘ ３０ｍｍ Ｘ ５ ｍｍの板材を製
作した後、この板材の片面を鏡面研磨した。つづいて、
この板材をイオンビームスパッタリング装置に設置した
後、ＴｉＡｌ３合金のターゲットを使用し、スパツタ電
圧３１ｃＶ、電流密度２．５ｍＡ／ｃｉの条件で該ター
ゲットにＡｒイオンを衝突させてＴｉ Ａ、ｆ？３合金
を板材にスパッタリング蒸着を行ないながら、別のイオ
ン源から電圧１００■、電流密度０．３５ｍＡ／ｃＩｊ
の条件で板材をＡｒイオンアシスト処理を行なって板材
の鏡面研磨した表面に厚さ３μｍのＴｉ Ａ、ｆ？３合
金からなる薄膜層を形成してＴｉ ＡＩ！系複合部祠を
製造した。
イオンビームスパッタリング装置から取出した複合部材
の表面を観察したところ、表面に形成されたＴｉ ＡＩ
３合金薄膜層のクラック、剥離等の欠陥は全く認められ
なかった。
の表面を観察したところ、表面に形成されたＴｉ ＡＩ
３合金薄膜層のクラック、剥離等の欠陥は全く認められ
なかった。
また、得られた複合部材を８００℃の高温酸化雰囲気中
に１０時間放置する酸化操作を１０回繰返す高温酸化試
験を行なったところ、酸化増量が僅かに認められたもの
の、その表面に形成されたＴｉＡノ３合金薄膜層のクラ
ック、剥離等の欠陥は全く認められなかった。
に１０時間放置する酸化操作を１０回繰返す高温酸化試
験を行なったところ、酸化増量が僅かに認められたもの
の、その表面に形成されたＴｉＡノ３合金薄膜層のクラ
ック、剥離等の欠陥は全く認められなかった。
実施例２
実施例１と同様な片面を鏡面研磨したＴｉ Ａｌ！合金
からなる板材を、真空蒸着、イオン注入の機能を有する
真空チャンバ内に設置した後、ＥＢ蒸着法のトリプルハ
ース方式によりＴ１を３．８人／ｓｅｅの蒸着速度で、
Ａ、ｆｆを５７人／ｓｅｅの蒸着速度で夫々板利表面に
真空蒸着を行ないながら、パケット型イオン源によりＡ
ｒイオンを加速電圧１０ｋＶ、電流７５ｍ Ａの条件で
板材に照射して、板利の鏡面研磨した表面に厚さ３μｍ
のＴｊＡ１３合金からなる薄膜層を形成してＴｉ Ａ、
ｆ？系複合部祠を製造した。
からなる板材を、真空蒸着、イオン注入の機能を有する
真空チャンバ内に設置した後、ＥＢ蒸着法のトリプルハ
ース方式によりＴ１を３．８人／ｓｅｅの蒸着速度で、
Ａ、ｆｆを５７人／ｓｅｅの蒸着速度で夫々板利表面に
真空蒸着を行ないながら、パケット型イオン源によりＡ
ｒイオンを加速電圧１０ｋＶ、電流７５ｍ Ａの条件で
板材に照射して、板利の鏡面研磨した表面に厚さ３μｍ
のＴｊＡ１３合金からなる薄膜層を形成してＴｉ Ａ、
ｆ？系複合部祠を製造した。
しかして、本実施例２の複合部材及び鏡面研磨した３０
ｍｍ Ｘ ３０ｍｍ Ｘ ５ ｍｍのＴｉＡ１合金から
なる仮相（比較例）を９００℃の高温酸化雰囲気中に４
０時間放置する高温酸化試験を行なって酸化増量を調べ
た。その結果を下記第１表に示す。
ｍｍ Ｘ ３０ｍｍ Ｘ ５ ｍｍのＴｉＡ１合金から
なる仮相（比較例）を９００℃の高温酸化雰囲気中に４
０時間放置する高温酸化試験を行なって酸化増量を調べ
た。その結果を下記第１表に示す。
上記第１表から明らかなように本実施例２の複合部祠は
、優れた高温耐酸化性を有することがわかる。
、優れた高温耐酸化性を有することがわかる。
［発明の効果］
以上詳述した如く、本発明によれば軽量性、耐熱性に優
れていると共に、高温下での耐酸化性が著しく改善され
、自動車、航空機や宇宙関連の各種部品として極めて有
用なＴｊ Ａ、ｅ系複合部材及びその製造方法を提供で
きる。
れていると共に、高温下での耐酸化性が著しく改善され
、自動車、航空機や宇宙関連の各種部品として極めて有
用なＴｊ Ａ、ｅ系複合部材及びその製造方法を提供で
きる。
Claims (2)
- （１）、ＴｉＡｌ金属間化合物の基材表面にＴｉＡｌ＿
３金属間化合物の薄膜層を被覆したことを特徴とするＴ
ｉＡｌ系複合部材。 - （２）、ＴｉＡｌ金属間化合物の基材表面に蒸着とイオ
ン注入とを同時に行なうイオンミキシングによりＴｉＡ
ｌ＿３金属間化合物の薄膜層を形成せしめることを特徴
とするＴｉＡｌ系複合部材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16201188A JPH0211753A (ja) | 1988-06-29 | 1988-06-29 | ＴｉＡｌ系複合部材及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16201188A JPH0211753A (ja) | 1988-06-29 | 1988-06-29 | ＴｉＡｌ系複合部材及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0211753A true JPH0211753A (ja) | 1990-01-16 |
| JPH0587591B2 JPH0587591B2 (ja) | 1993-12-17 |
Family
ID=15746353
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16201188A Granted JPH0211753A (ja) | 1988-06-29 | 1988-06-29 | ＴｉＡｌ系複合部材及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0211753A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03193859A (ja) * | 1989-12-22 | 1991-08-23 | Nippon Steel Corp | 耐酸化性を改善したＴｉＡｌ系金属間化合物構造材およびその製造方法 |
| EP0480732A2 (en) * | 1990-10-12 | 1992-04-15 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Electron beam permeable window |
| WO1997029109A1 (en) * | 1996-02-07 | 1997-08-14 | Janssen Pharmaceutica N.V. | Pyrazolopyrimidines as crf receptor antagonists |
| US5695827A (en) * | 1991-07-01 | 1997-12-09 | Boeing North American, Inc. | Surface protection of gamma and alpha-2 titanium aluminides by ion implantation |
| CN114318232A (zh) * | 2020-09-27 | 2022-04-12 | 上海交通大学 | 包覆Al的Al3Ti金属间化合物纳米颗粒及其制备方法 |
-
1988
- 1988-06-29 JP JP16201188A patent/JPH0211753A/ja active Granted
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03193859A (ja) * | 1989-12-22 | 1991-08-23 | Nippon Steel Corp | 耐酸化性を改善したＴｉＡｌ系金属間化合物構造材およびその製造方法 |
| EP0480732A2 (en) * | 1990-10-12 | 1992-04-15 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Electron beam permeable window |
| US5695827A (en) * | 1991-07-01 | 1997-12-09 | Boeing North American, Inc. | Surface protection of gamma and alpha-2 titanium aluminides by ion implantation |
| WO1997029109A1 (en) * | 1996-02-07 | 1997-08-14 | Janssen Pharmaceutica N.V. | Pyrazolopyrimidines as crf receptor antagonists |
| CN114318232A (zh) * | 2020-09-27 | 2022-04-12 | 上海交通大学 | 包覆Al的Al3Ti金属间化合物纳米颗粒及其制备方法 |
| CN114318232B (zh) * | 2020-09-27 | 2022-10-18 | 上海交通大学 | 包覆Al的Al3Ti金属间化合物纳米颗粒及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0587591B2 (ja) | 1993-12-17 |
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