JPH02129329A - マグネシウム―チタン系焼結合金およびその製造方法 - Google Patents
マグネシウム―チタン系焼結合金およびその製造方法Info
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- JPH02129329A JPH02129329A JP63282182A JP28218288A JPH02129329A JP H02129329 A JPH02129329 A JP H02129329A JP 63282182 A JP63282182 A JP 63282182A JP 28218288 A JP28218288 A JP 28218288A JP H02129329 A JPH02129329 A JP H02129329A
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- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
- C22C1/045—Alloys based on refractory metals
- C22C1/0458—Alloys based on titanium, zirconium or hafnium
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- C22C1/0408—Light metal alloys
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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。
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〕
本発明は、マグネシウム−チタン系合金(以下、Mg−
Ti系合金という)およびその製造方法に関する。
Ti系合金という)およびその製造方法に関する。
一般に、MQを基質とするMO系合金は、Mgに対し溶
解度の大きいAfJ、Zn等を合金元素とし、これらを
溶解法によって製造していた。その合金としてはMQ〜
八ρへZn系合金が挙げられる。このようなMg系合金
は、比強度や振動吸収能(減衰能)に優れているが、耐
食性に乏しいものであった。
解度の大きいAfJ、Zn等を合金元素とし、これらを
溶解法によって製造していた。その合金としてはMQ〜
八ρへZn系合金が挙げられる。このようなMg系合金
は、比強度や振動吸収能(減衰能)に優れているが、耐
食性に乏しいものであった。
そのため、高強度で耐食物性に優れたMO系合金を得る
ために、近年においては各種のMO系合金の開発が行な
われている。
ために、近年においては各種のMO系合金の開発が行な
われている。
一般に、MOに対して溶解度の小さい合金元素を比較的
多山に含むMg系合金は溶解法により製造することは困
難であるとされている。
多山に含むMg系合金は溶解法により製造することは困
難であるとされている。
比較的最近、この困難性を一部分ではあるが克服するこ
とにより、Mo−zr−zn系合金およびMg−Zr−
希土類元素系合金がそれぞれ開発された。これは、M(
7−Zr系合金が包晶反応系に属する合金系であること
を利用して製茫できるようにしたものである。
とにより、Mo−zr−zn系合金およびMg−Zr−
希土類元素系合金がそれぞれ開発された。これは、M(
7−Zr系合金が包晶反応系に属する合金系であること
を利用して製茫できるようにしたものである。
しかしながら、Zrを多量に含むMa−Zr系合金は、
やはり溶解法によっては製造することが実際上なかなか
困難であった。
やはり溶解法によっては製造することが実際上なかなか
困難であった。
そこで、zr等に代わる合金元素で、容易にMg系合金
を製造することができ、しかも諸性質の優れたMg系合
金の開発が更に望まれていた。
を製造することができ、しかも諸性質の優れたMg系合
金の開発が更に望まれていた。
このような要請を満足させる合金元素としてTiは考え
られていた。
られていた。
すなわち、TiはZrと周期律上では同族に属するため
M(J−Ti系合金を製造する試みが行なわれて来た。
M(J−Ti系合金を製造する試みが行なわれて来た。
しかしながら、TiはMgに対する溶解度が小さい元素
であり、ハンヒン(HanS13n)が示した状態図集
によるMq−Ti系合金の状態図には、Mgに対し僅か
0.125ffl1M%−r i ’fjJ度までの合
金が示されているが、MQに対するTiの溶解度は極め
て小さいものであるため実際の合金としての状態図では
なく、予想線が示されているのみであり、したがって未
だ明確な状態図は明らかではない しかも、同状態図に
よると、MQに対するT1の溶解度は1114gの溶解
温度(650℃)直上の651℃で0.0025重岳%
C0,0013原子%) 850℃で0.015@m%
(0,0078[子%)lL[て小さいことが示され
ている。
であり、ハンヒン(HanS13n)が示した状態図集
によるMq−Ti系合金の状態図には、Mgに対し僅か
0.125ffl1M%−r i ’fjJ度までの合
金が示されているが、MQに対するTiの溶解度は極め
て小さいものであるため実際の合金としての状態図では
なく、予想線が示されているのみであり、したがって未
だ明確な状態図は明らかではない しかも、同状態図に
よると、MQに対するT1の溶解度は1114gの溶解
温度(650℃)直上の651℃で0.0025重岳%
C0,0013原子%) 850℃で0.015@m%
(0,0078[子%)lL[て小さいことが示され
ている。
従って、今日においては、高濃度のTiを含むMg−T
i系合金は製造することは不可能どされており、実際高
濃度のTiを含むrv+o−r;系合金は製造されてい
ない。
i系合金は製造することは不可能どされており、実際高
濃度のTiを含むrv+o−r;系合金は製造されてい
ない。
しかし、M Q −T I系合金はtvl−Zn系合金
と同様な効果をもたらす合金、すなわち高強度、高減衰
能等を有するものと考えられているため、Mg−Ti系
合金およびその製造方法の開発が是非と6必要であり、
かつ望まれている。
と同様な効果をもたらす合金、すなわち高強度、高減衰
能等を有するものと考えられているため、Mg−Ti系
合金およびその製造方法の開発が是非と6必要であり、
かつ望まれている。
本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、強度
、耐食性、耐摩耗性および減衰能に優れており、軽石で
、成形容易性、加工容易性を有し、しかも製造が容易な
Mg−Ti系合金およびその製造方法を提供することを
目的とする。
、耐食性、耐摩耗性および減衰能に優れており、軽石で
、成形容易性、加工容易性を有し、しかも製造が容易な
Mg−Ti系合金およびその製造方法を提供することを
目的とする。
請求項第1項によれば、本発明のMg
Ti系合金は、Mgに対してT1が0.04〜99.9
6重ω%からなることを特徴とする請求項第2項によれ
ば1本発明のMO−T系合金の製造方法は、MO粉末に
対してT1粉末および水素化チタン粉末(以下、Tiと
Hとのモル比が1:2以外の水素化チタンも含めた総称
としてT i H2粉末という)の少なくとも一方を焼
結体のTi組成が0.04〜99.96重庁%となるよ
うにして調合して混合し、この混合物を所定形状に成形
し、その後Mgの固相温度から液相温度までの範囲で焼
結することを特徴とする請求項第5項によれば、本発明
のM9〜T1系合金の製造方法は、Mg粉末に対してT
i粉末およびT i H2粉末の少なくとも−hを最終
生成物のTi組成が0.04〜99.96重世%となる
ように調合して混合し、この混合物を搬送路に沿って加
熱および加圧しながら搬送してMgを溶融させ、この溶
融Mo内に混入させた前記7i粉末およびT i H2
粉末の少なくとも一方が混合している溶融混合物を成形
型内に圧入し、その後冷却さゼることを特徴とする。
6重ω%からなることを特徴とする請求項第2項によれ
ば1本発明のMO−T系合金の製造方法は、MO粉末に
対してT1粉末および水素化チタン粉末(以下、Tiと
Hとのモル比が1:2以外の水素化チタンも含めた総称
としてT i H2粉末という)の少なくとも一方を焼
結体のTi組成が0.04〜99.96重庁%となるよ
うにして調合して混合し、この混合物を所定形状に成形
し、その後Mgの固相温度から液相温度までの範囲で焼
結することを特徴とする請求項第5項によれば、本発明
のM9〜T1系合金の製造方法は、Mg粉末に対してT
i粉末およびT i H2粉末の少なくとも−hを最終
生成物のTi組成が0.04〜99.96重世%となる
ように調合して混合し、この混合物を搬送路に沿って加
熱および加圧しながら搬送してMgを溶融させ、この溶
融Mo内に混入させた前記7i粉末およびT i H2
粉末の少なくとも一方が混合している溶融混合物を成形
型内に圧入し、その後冷却さゼることを特徴とする。
請求項第1項に示す本発明のMa−Ti系合金は、Mg
に対するTiの濃度が0.04〜99.96重量%であ
り、従来のMO−Ti系合金より極めてin度のものと
なる。
に対するTiの濃度が0.04〜99.96重量%であ
り、従来のMO−Ti系合金より極めてin度のものと
なる。
そのため、本発明のMq−Ti系合金は、抗折強度、引
張強度等の強度、耐食性、耐摩耗性、減衰能に優れてお
り、軽量で、成形性、加工性に富んだものである。
張強度等の強度、耐食性、耐摩耗性、減衰能に優れてお
り、軽量で、成形性、加工性に富んだものである。
請求項第2項に示すように、MO粉末に対してli粉末
およびT i H2粉末の少なくとも一方をを焼結体の
Ti組成が0.04〜99.96重量%となるようにし
て調和して混合し、この混合物を所定形状に成形し、そ
の後Mgの固相温度から液相温度までの範囲で焼結する
ことにより、極めて優れた諸性質を有するvg−Tr系
合金を通常行なわれている焼結法により容易に製造する
ことができる。
およびT i H2粉末の少なくとも一方をを焼結体の
Ti組成が0.04〜99.96重量%となるようにし
て調和して混合し、この混合物を所定形状に成形し、そ
の後Mgの固相温度から液相温度までの範囲で焼結する
ことにより、極めて優れた諸性質を有するvg−Tr系
合金を通常行なわれている焼結法により容易に製造する
ことができる。
請求項第5項に示すように、Mg粉末に対してTi粉末
およびT i +−12粉末の少なくとも一方を最終生
成物のTi組成が0.04〜99.96重量%となるよ
うに調合して混合し、この混合物を搬送路に沿って加熱
および加圧しながら搬送してMOを溶融させ、この溶融
Mo内に混入させた前記Ti粉末およびTiH2粉末の
少なくとも一方が混合している溶融混合物を成形型内に
圧入し、その後冷却させることにより、極めて優れた諸
性質を有するMg−T i系合金を自由な形状に成型し
ながら製造することができる。
およびT i +−12粉末の少なくとも一方を最終生
成物のTi組成が0.04〜99.96重量%となるよ
うに調合して混合し、この混合物を搬送路に沿って加熱
および加圧しながら搬送してMOを溶融させ、この溶融
Mo内に混入させた前記Ti粉末およびTiH2粉末の
少なくとも一方が混合している溶融混合物を成形型内に
圧入し、その後冷却させることにより、極めて優れた諸
性質を有するMg−T i系合金を自由な形状に成型し
ながら製造することができる。
以下、本発明の詳細な説明する。
先ず、焼結方法によるMo−”「i系合金の製造方法を
説明する。
説明する。
先ず、Mo粉末、Ti粉末およびまたはTiH2粉末を
用意する。
用意する。
この場合、Mg粉末は、80メツシユを通過する程度の
大きさ、Ti粉末およびT i H2粉末は200メツ
シユを通過する程度の大きさを用いるとよい。
大きさ、Ti粉末およびT i H2粉末は200メツ
シユを通過する程度の大きさを用いるとよい。
その後、Mg粉末に対して焼結後の焼結体のTi組成が
0.04〜99.96重量%となるようにT1粉末およ
びTiH2粉末の少なくとも一方を調合する。
0.04〜99.96重量%となるようにT1粉末およ
びTiH2粉末の少なくとも一方を調合する。
そして、調合したMQ粉末とTi粉末およびTiH2粉
末とを空気中または不活性ガス雰囲気中おける乾式また
はトルエン等の溶剤を用いた湿式により混合する。この
混合は、乳汁またはボールミル等の混合装置を用いて行
なうとよい。
末とを空気中または不活性ガス雰囲気中おける乾式また
はトルエン等の溶剤を用いた湿式により混合する。この
混合は、乳汁またはボールミル等の混合装置を用いて行
なうとよい。
その後、混合物を所定形状に成形する。この成形は、0
.1〜5ton/cjの圧力で加圧した圧縮成形方法に
よると、所望の形状に良好に成形される。
.1〜5ton/cjの圧力で加圧した圧縮成形方法に
よると、所望の形状に良好に成形される。
その後、この成形物を焼結する。
焼結温度は、Moの融点(650℃)より低い固相焼結
または高い液相焼結を行なう温度とすることができる。
または高い液相焼結を行なう温度とすることができる。
本発明においては、望ましい温度範囲としては約250
〜8oo℃である。
〜8oo℃である。
焼結炉中の状態は、窒素ガス、アルゴンガス、6ふっ化
硫黄ガス等の不活性雰囲気若しくは真空とする。
硫黄ガス等の不活性雰囲気若しくは真空とする。
焼結圧力は、0〜600 K!j / ciの広範囲と
することができる。すなわち、真空引きしている真空中
から、減圧ガス中、大気圧中、加圧ガス中等の無加圧状
態から加圧状態とすることができる。
することができる。すなわち、真空引きしている真空中
から、減圧ガス中、大気圧中、加圧ガス中等の無加圧状
態から加圧状態とすることができる。
加熱保持時間は約10〜60分とする。
冷却方法は、徐冷、急冷でもよい。また、所定の真空中
において、ぞの貞空度におけるMoの融点(例えば38
0℃: 10 ’torr)未満の温度(例えば、当該
融点から約100〜300℃降下した温度までの範囲)
まで急冷し、その後当該d!度で所定時間保持し、その
後再び急冷するようにして冷却してもよい。
において、ぞの貞空度におけるMoの融点(例えば38
0℃: 10 ’torr)未満の温度(例えば、当該
融点から約100〜300℃降下した温度までの範囲)
まで急冷し、その後当該d!度で所定時間保持し、その
後再び急冷するようにして冷却してもよい。
次に、このようにして焼結方法により製せられたMo−
Ti系合金の性質を、前記各製造条件との関連も含めて
説明する。
Ti系合金の性質を、前記各製造条件との関連も含めて
説明する。
Mg粉末に混合するものは、7i粉末およびT i H
2粉末のいずれでも、Mg−(0,04〜99.96重
M%)Ti系合金が得られる。
2粉末のいずれでも、Mg−(0,04〜99.96重
M%)Ti系合金が得られる。
その性質は、抗折強度、引張強度等の機械的強度が高い
ものであり、塩水中に浸漬して強制的に錆を発生させる
ようにしても全く発錆することのない優れた耐食性を有
し、高い耐摩耗性および減衰能を有するものぐあった。
ものであり、塩水中に浸漬して強制的に錆を発生させる
ようにしても全く発錆することのない優れた耐食性を有
し、高い耐摩耗性および減衰能を有するものぐあった。
また、軽層である。
更に、被剛性がよく加工性に優れたものである。
また、焼結体を熱1mもしくは冷間鍛造することにより
、合金内の微小孔を機械的に潰して除去し、より強度的
に優れた歯車等の加工物を得ることらできた。
、合金内の微小孔を機械的に潰して除去し、より強度的
に優れた歯車等の加工物を得ることらできた。
更に、詳細に検討プると、Ti粉末を用いた場合に比較
して、T i H2粉末を用いた方が、高強痕の焼結体
が得られた。
して、T i H2粉末を用いた方が、高強痕の焼結体
が得られた。
これは次の理由によるものである。焼結中に焼結4曵に
よりT i H2が分解し、分離した水素がMO同志の
焼結を促進するからである。この場合、冷却中にMCI
H2が生成する可能性があるが、このMQH2は冷72
1中に生成、分解を繰返し、最終的には、水素は焼結体
外に水(H2O)の形で排除される。
よりT i H2が分解し、分離した水素がMO同志の
焼結を促進するからである。この場合、冷却中にMCI
H2が生成する可能性があるが、このMQH2は冷72
1中に生成、分解を繰返し、最終的には、水素は焼結体
外に水(H2O)の形で排除される。
更に、このM a H2は特殊な冷却方法において、例
えば10 ’torr+7)真空中rMQ(7)融点3
80℃より低い約100〜350℃まで急冷した後に、
同温度に所定時間(10〜30分)保持すると、MCI
とH2ガスに分解され、H2ガスが取り去られ、完全に
排除されることが判った。しかし、MgH2の排除はこ
のような真空にするような冷却方法を取らなくても、通
常の冷却過程中で十分に行なわれている。また、この特
殊な冷却方法と、焼結温度を低くした焼結とを組合わせ
ることにより、焼結用金型を過度の温度上行にさらさせ
ないで、その消耗を防ぐこともできる。
えば10 ’torr+7)真空中rMQ(7)融点3
80℃より低い約100〜350℃まで急冷した後に、
同温度に所定時間(10〜30分)保持すると、MCI
とH2ガスに分解され、H2ガスが取り去られ、完全に
排除されることが判った。しかし、MgH2の排除はこ
のような真空にするような冷却方法を取らなくても、通
常の冷却過程中で十分に行なわれている。また、この特
殊な冷却方法と、焼結温度を低くした焼結とを組合わせ
ることにより、焼結用金型を過度の温度上行にさらさせ
ないで、その消耗を防ぐこともできる。
次に、基質となるMoの粉末の粒径との関係においては
、−80/+100(メッシュ二以下同じ)、−100
/+150、−150/+200、−200/+250
、−250/+325、−325、−100、−200
の8種について検討したところ、焼結密度はIVI粉末
の粒径にほとんど依存しないことが判った。抗折強度は
、Mg粉末の粒径が小さい方が約1割程度強くなった。
、−80/+100(メッシュ二以下同じ)、−100
/+150、−150/+200、−200/+250
、−250/+325、−325、−100、−200
の8種について検討したところ、焼結密度はIVI粉末
の粒径にほとんど依存しないことが判った。抗折強度は
、Mg粉末の粒径が小さい方が約1割程度強くなった。
特に、−200メツシユのものは一100メツシュのも
のより2割程度抗折強度が高くなった。
のより2割程度抗折強度が高くなった。
次に、MC7に対づるTiの濃度の変化による、M Q
−’T−i系合金の性質を説明する。
−’T−i系合金の性質を説明する。
常圧焼結法によれば、焼結体の密度はTiの濃度の増加
に伴って相対密汝が低下し、逆に抗折強度は増加する傾
向を示した。これは従来の焼結合金全般に全く認められ
なかった効果である。
に伴って相対密汝が低下し、逆に抗折強度は増加する傾
向を示した。これは従来の焼結合金全般に全く認められ
なかった効果である。
ボッ1−プレス焼結方法においては、Tiの濃度が変化
しても、相対密度は全て100%であり、抗折強度は増
加する傾向を示した。
しても、相対密度は全て100%であり、抗折強度は増
加する傾向を示した。
次に、焼結炉中の状態と焼結体との関係を説明する。
窒素ガス、アルゴンガス、6ふつ化硫黄ガス等等の不活
性雰l用気中で焼結した場合と、真空中で焼結した場合
には、真空中の方が多孔質の焼結体が得られた。この多
孔質を利用して、含油や固体潤滑剤等を含浸させること
により、軸受台金として利用できる。
性雰l用気中で焼結した場合と、真空中で焼結した場合
には、真空中の方が多孔質の焼結体が得られた。この多
孔質を利用して、含油や固体潤滑剤等を含浸させること
により、軸受台金として利用できる。
焼結圧力による影響は、館述の真空中、常圧方法、ホッ
1−ブレス法等において説明しているので省略する。
1−ブレス法等において説明しているので省略する。
次に、焼結時間による影響を説明する。
焼結時間を6〜120分の範囲で実験したところ、焼結
密度、抗折強度ともあまり変化しなかった。従って、焼
結時間は6〜10分程度で十分である。
密度、抗折強度ともあまり変化しなかった。従って、焼
結時間は6〜10分程度で十分である。
次に、具体的な実施例を説明する。
第1実施例
本実施例のMq−Ti系合金は、200メツシユを通過
するMO粉末に325メツシユを通過するTi粉末また
はTiH2粉末を添加し、焼結後のfvl−Ti系合金
のMqに対するTiの成分が重量%で0.1%、1%、
2%、3%、4%、5%、6%1.7%、8%、10%
、20%、22%、30%、40%、50%、60%、
70%、80%、90%および95%になるような20
組成の試料を作成した。焼結法はまず所定重量%になる
ように混合した混合粉を金型を用い圧力3ton/cd
で圧縮成形した後、アルゴン雰囲気中、焼結圧力が常圧
(大気圧)、焼結時間が10分間で、焼結fA度を61
0℃、645℃、および648℃の固相焼結湿度並びに
657℃、660℃および700℃の液相焼結温度でそ
れぞれ焼結した。
するMO粉末に325メツシユを通過するTi粉末また
はTiH2粉末を添加し、焼結後のfvl−Ti系合金
のMqに対するTiの成分が重量%で0.1%、1%、
2%、3%、4%、5%、6%1.7%、8%、10%
、20%、22%、30%、40%、50%、60%、
70%、80%、90%および95%になるような20
組成の試料を作成した。焼結法はまず所定重量%になる
ように混合した混合粉を金型を用い圧力3ton/cd
で圧縮成形した後、アルゴン雰囲気中、焼結圧力が常圧
(大気圧)、焼結時間が10分間で、焼結fA度を61
0℃、645℃、および648℃の固相焼結湿度並びに
657℃、660℃および700℃の液相焼結温度でそ
れぞれ焼結した。
得られた焼結体の抗折強度をそれぞれ第1図に、相対密
度をそれぞれ第2図に示した。第1図および第2図にお
いて、実線はT i H2粉末を添加した焼結体を示し
、破線はTi粉末を添加した焼結体を示している。
度をそれぞれ第2図に示した。第1図および第2図にお
いて、実線はT i H2粉末を添加した焼結体を示し
、破線はTi粉末を添加した焼結体を示している。
第1図および第2図から判るように、Tiの濃度が約2
0%まではその濃度の増加に伴って抗折強度は増大し、
相対@麿は低下している。Tiの濃度が20%以上の場
合は、液相焼結体は濃度の増大に伴って抗折強度が増大
し、固相焼結体は濃度の増大に伴って抗折強度が徐々に
減少している。
0%まではその濃度の増加に伴って抗折強度は増大し、
相対@麿は低下している。Tiの濃度が20%以上の場
合は、液相焼結体は濃度の増大に伴って抗折強度が増大
し、固相焼結体は濃度の増大に伴って抗折強度が徐々に
減少している。
従って、高い抗折強度を得るにはTi111度が20%
以上になった場合には液相焼結方法を採用するとよい。
以上になった場合には液相焼結方法を採用するとよい。
しかし、固相焼結体も軸受台金等に要求される6 K9
/ at C1上の抗折強度を有するものであり、十
分実用に耐えるものである。また、Ti粉末の添加より
T i H2粉末を添加した方が高強度の焼結体が得ら
れた。
/ at C1上の抗折強度を有するものであり、十
分実用に耐えるものである。また、Ti粉末の添加より
T i H2粉末を添加した方が高強度の焼結体が得ら
れた。
また、第3図にT i H2粉末を添加し、焼結温度を
648℃としだ固相焼結によるMO−Ti系合金のロッ
クウェル硬度とTi11度との関係を示す。
648℃としだ固相焼結によるMO−Ti系合金のロッ
クウェル硬度とTi11度との関係を示す。
また、第4図(a)から(f)により、Ti濃度の影響
を示すために、M9単体およびMO−7−i系合金の表
面の150倍の顕微鏡写真を示す。
を示すために、M9単体およびMO−7−i系合金の表
面の150倍の顕微鏡写真を示す。
同図(a)はMg甲体を648℃で同相焼結したもので
ある。同図(b)から(f)はそれぞれT i +−1
2粉末を添加したものであり、同図(b)から(e)は
648℃で固相焼結し、同図(f)は700℃で液相焼
結したものであり、更に、同図(b)から(f)へ順に
MO−Ti系合金に対するTi濃度(重け%)を10%
、20%、50%、80%、90%としたものである。
ある。同図(b)から(f)はそれぞれT i +−1
2粉末を添加したものであり、同図(b)から(e)は
648℃で固相焼結し、同図(f)は700℃で液相焼
結したものであり、更に、同図(b)から(f)へ順に
MO−Ti系合金に対するTi濃度(重け%)を10%
、20%、50%、80%、90%としたものである。
また、同図(a)(b)において、白色部がMq相であ
り、黒色部は微小孔部である。同図(C)から(f)に
おいて、白色部がTi相であり、黒色部がMO相である
。
り、黒色部は微小孔部である。同図(C)から(f)に
おいて、白色部がTi相であり、黒色部がMO相である
。
また、第5図(a)(b)(c)により、焼結温度の影
響を示すために、Mg−7重量%Ti系合金の表面の1
50倍の顕@鏡写真を示す。これらは共にT i H2
粉末を添加したものであり、同図(a>は645℃で固
相焼結し、同図(b)は657℃で液相焼結し、同図(
C)は660℃で液相焼結したものである。
響を示すために、Mg−7重量%Ti系合金の表面の1
50倍の顕@鏡写真を示す。これらは共にT i H2
粉末を添加したものであり、同図(a>は645℃で固
相焼結し、同図(b)は657℃で液相焼結し、同図(
C)は660℃で液相焼結したものである。
また、50重量%以上のT1を含む液相焼結による焼結
体には、形崩れが全く見られなかった。
体には、形崩れが全く見られなかった。
第2実施例
本実施例のMO−Ti系合金は、200メツシユを通過
するMO粉末に325メツシユを通過するTiH2粉末
を、焼結後のMO−Ti系合金のMgに対するTiの成
分が重け%で10%、20%および50%となる3組成
の試料を作成した。
するMO粉末に325メツシユを通過するTiH2粉末
を、焼結後のMO−Ti系合金のMgに対するTiの成
分が重け%で10%、20%および50%となる3組成
の試料を作成した。
焼結法はホットプレスによるものであり、前記試料を混
合した混合粉を金型を用い、アルゴン雰囲気中、30に
9/aiおよび648℃で10分間固相焼結を行なった
。
合した混合粉を金型を用い、アルゴン雰囲気中、30に
9/aiおよび648℃で10分間固相焼結を行なった
。
得られた焼結体の抗折強度は、Ti111度が10重j
%のとき30に9/−であり、20重量%のとき35に
97−であり、50重量%のとき43Kg/−であり、
常圧焼結法による同7i濶度の焼結体の抗折強度の25
Kg/mtiよりも大きいことが判った。また、相対密
度は100%であった。
%のとき30に9/−であり、20重量%のとき35に
97−であり、50重量%のとき43Kg/−であり、
常圧焼結法による同7i濶度の焼結体の抗折強度の25
Kg/mtiよりも大きいことが判った。また、相対密
度は100%であった。
従来の合金との比較
前記各実施例のMg−Ti系合金の強度および耐食性等
を、従来のMO系合金およびAg系合金と比較すると次
のようになる。
を、従来のMO系合金およびAg系合金と比較すると次
のようになる。
(1)強度の比較
Mg系合金は、本実施例の′1:J度割合のものは製造
されていないため比較できない。
されていないため比較できない。
Δp系焼結合金は最大抗折強度で15KjF/s、A、
O−(6〜30重量%)Si系焼結合金は20〜6に9
/−の抗折強度である。
O−(6〜30重量%)Si系焼結合金は20〜6に9
/−の抗折強度である。
しかし、前記各実施例によれば、抗折強度は6Kg/−
以上であり、例えば軸受台金に必要とされる6Kg/−
の抗折強度は十分に備えており、しかもTi11度が約
3%以上で焼結温度がMgの融点の近傍以上になれば、
従来の各種合金より抗折強度の大きい焼結体が得られる
。
以上であり、例えば軸受台金に必要とされる6Kg/−
の抗折強度は十分に備えており、しかもTi11度が約
3%以上で焼結温度がMgの融点の近傍以上になれば、
従来の各種合金より抗折強度の大きい焼結体が得られる
。
(2)耐食性の比較
従来のMg系合金は、耐食性が悪い。これは、合金の被
膜となるtvloが多孔質のためである。
膜となるtvloが多孔質のためである。
これに対し、本発明のMq−Ti系合金は、第6図に示
すX線回折分析によれば、その被膜は(Ma Ti、
0l−x−、)から成る緻密な酸化膜と同定されるので
、耐食性が優れているのである。
すX線回折分析によれば、その被膜は(Ma Ti、
0l−x−、)から成る緻密な酸化膜と同定されるので
、耐食性が優れているのである。
(3)減衰能の比較
本実施例の各種のMg−Ti系合金は、従来の合金に比
べて十分大きな減衰能を有していた。
べて十分大きな減衰能を有していた。
なお、本実施例のMg−Ti系合金の減衰能は、Tiの
濃度の増加とともに、若干低下する傾向にあった。
濃度の増加とともに、若干低下する傾向にあった。
(4)耐摩耗性(g!度)の比較
従来のAN−3i系合金で、ベーンポンプの羽根等に用
いられている耐摩耗性部材のうち、最良とされるAM−
20重量%5i−2重訂%CLJ1重量%Mg−2重量
%Niのロックウェル硬度は63〜80(HrH)であ
る。
いられている耐摩耗性部材のうち、最良とされるAM−
20重量%5i−2重訂%CLJ1重量%Mg−2重量
%Niのロックウェル硬度は63〜80(HrH)であ
る。
本実施例のIvl−Ti系合金は第3図に示すように、
ロックウェル硬度が約67 (HrH)以上であり、極
めて耐摩耗性に優れたものである。
ロックウェル硬度が約67 (HrH)以上であり、極
めて耐摩耗性に優れたものである。
次に、Mo−Ti系合金を自由な形状に成形して製造す
る場合について説明する。
る場合について説明する。
本方法は、押出成型方法とダイキャスト成型方法とを組
合わせたような方法により行なうことができる。
合わせたような方法により行なうことができる。
先ず、MO粉末とTi粉末およびまたはT i H2粉
末とを前記焼結法の場合と同条件で調合し、混合する。
末とを前記焼結法の場合と同条件で調合し、混合する。
この混合物をスクリューコンベア等の搬送装置により、
軸方向に搬送させながら加熱するとともに加圧し、混合
物をMaの融点以上に加熱して溶融IVHIJ内にTi
粉末およびまたはT i H2粉末が混合している溶融
混合物を得、その後加圧して溶@混合物を成形型内のキ
ャビティ内へ圧入し、その後冷却させ、所望形状に成形
されたMg−Ti系合金を製する。
軸方向に搬送させながら加熱するとともに加圧し、混合
物をMaの融点以上に加熱して溶融IVHIJ内にTi
粉末およびまたはT i H2粉末が混合している溶融
混合物を得、その後加圧して溶@混合物を成形型内のキ
ャビティ内へ圧入し、その後冷却させ、所望形状に成形
されたMg−Ti系合金を製する。
本実施例では焼結法における液相状態と同様な温度条件
で成形型内に圧入して成形するものである。
で成形型内に圧入して成形するものである。
この成形型内は真空引きしておくと、1人後冷却が完了
するまでの間に発生する不要なガス等を除去することが
できる。
するまでの間に発生する不要なガス等を除去することが
できる。
また、成形型内における冷却方法は、徐冷、急冷でもよ
い。また、所定の真空中において、その真空度における
MOの融点(例えば380℃:10 ”3torr)未
満の温度(例えば、当該融点から約100℃〜300℃
降下した温度までの範囲)まで急冷し、その後当該温度
で所定時間保持し、その後再び急冷するようにして冷却
してもよい。
い。また、所定の真空中において、その真空度における
MOの融点(例えば380℃:10 ”3torr)未
満の温度(例えば、当該融点から約100℃〜300℃
降下した温度までの範囲)まで急冷し、その後当該温度
で所定時間保持し、その後再び急冷するようにして冷却
してもよい。
このようにして成形されたMq−Ti系合金の性質は、
前記各実施例と同様に優れたものとなる。
前記各実施例と同様に優れたものとなる。
また、自由な形状に成形できる成形容易性をイ1してい
るため、各種の産業分野の素材の製造に利用することが
できる。
るため、各種の産業分野の素材の製造に利用することが
できる。
なお、本発明は前記各実施例に限定されるものではなく
、必要に応じて変更することができる。
、必要に応じて変更することができる。
このように本発明によれば、従来の溶解法では得ること
の出来なかったTiを0.04〜99.96重重量と多
量に含むMo−Ti系合金を固相および液相下で無加圧
焼結または加圧焼結などの従来製法技術を用いて簡単に
得ることができる。また、通常の成型法を用いて自由な
形状に成形することができ、さらに強度、減衰能、耐食
性、耐摩耗性および被削性も、溶解法による従来合金よ
りも優れたMQ−Ti系合金が19られる。
の出来なかったTiを0.04〜99.96重重量と多
量に含むMo−Ti系合金を固相および液相下で無加圧
焼結または加圧焼結などの従来製法技術を用いて簡単に
得ることができる。また、通常の成型法を用いて自由な
形状に成形することができ、さらに強度、減衰能、耐食
性、耐摩耗性および被削性も、溶解法による従来合金よ
りも優れたMQ−Ti系合金が19られる。
また、本発明のMg−Ti系合金は、溶解法による従来
合金より強度、耐食性および高減衰能に優れるとともに
従来合金と同様な軽+i性があるために防錆を要求され
るカバー、フレーム、防振フレーム、自動車部品等の構
造用MQ系合金みよびベーンポンプの羽根、各種バルブ
等の機械要素部材用Mg系合金として使用できると共に
、多孔性を利用して含油や固体潤滑材を合潰させて軸受
としたり、被削容易性を利用して精密加工品を製する素
材として利用することができる。また、製造法は従来合
金より簡単で、しかも従来の溶融法で製造可能な組成の
MO−AJI−Zn系、Mq−ZrZnまたはMg−Z
r−希土類元素系などのM q系合金粉末を作成して、
これらを基質としたIvlq−”ri系合金も製造する
ことが容易なため応用範囲が従来合金より広くなり、ざ
らにMo−Ti系合金を母相とした繊維強化複合耐摩耗
材料など強度、耐熱、′M酸化抵抗、耐食性および耐摩
耗性に優れた材料の製造も可能となり産業上の効果が極
めて大である。
合金より強度、耐食性および高減衰能に優れるとともに
従来合金と同様な軽+i性があるために防錆を要求され
るカバー、フレーム、防振フレーム、自動車部品等の構
造用MQ系合金みよびベーンポンプの羽根、各種バルブ
等の機械要素部材用Mg系合金として使用できると共に
、多孔性を利用して含油や固体潤滑材を合潰させて軸受
としたり、被削容易性を利用して精密加工品を製する素
材として利用することができる。また、製造法は従来合
金より簡単で、しかも従来の溶融法で製造可能な組成の
MO−AJI−Zn系、Mq−ZrZnまたはMg−Z
r−希土類元素系などのM q系合金粉末を作成して、
これらを基質としたIvlq−”ri系合金も製造する
ことが容易なため応用範囲が従来合金より広くなり、ざ
らにMo−Ti系合金を母相とした繊維強化複合耐摩耗
材料など強度、耐熱、′M酸化抵抗、耐食性および耐摩
耗性に優れた材料の製造も可能となり産業上の効果が極
めて大である。
なお、前記本発明の製造方法を利用して、Mgに対する
溶解度がTiのように低い合金元素をも、本発明のよう
に高m度に添加したMQ系合金を製造することができる
。このような合金元素としては、Zr、Be、Si、V
、Cr、Mn、Fe、C01Ni Cu、Ge、Sr
、Zr、Nb、MOlSb、Te1Ba、1−(f、W
、I r、AU。
溶解度がTiのように低い合金元素をも、本発明のよう
に高m度に添加したMQ系合金を製造することができる
。このような合金元素としては、Zr、Be、Si、V
、Cr、Mn、Fe、C01Ni Cu、Ge、Sr
、Zr、Nb、MOlSb、Te1Ba、1−(f、W
、I r、AU。
La、Ce、Pr、 Nd、Gd、U等があり、これら
の単体粉末または水素化物粉末を用いるとよい。
の単体粉末または水素化物粉末を用いるとよい。
第1図は本発明の焼結法によるMO−Ti系合金のTi
1度と抗折強度との関係を示すね図、第2図は第1図の
焼結体のTila度と相対密度との関係を示す線図、第
3図は第1図の焼結体のTi濃度とロックウェル硬度と
の関係を示す絵図、第4図(a)から(f)はTiva
度の影響を示す第1図の焼結体の表面の150倍の顕微
鏡写真、第5図(a )、(b )?(c )は焼結温
度の影響を示す第1図の焼結体の表面の第4図同様の写
真、第6図はMg−20重け%Ti系合金のX線回折分
析図である。 第1図 下し慎イit (tt−7#)
1度と抗折強度との関係を示すね図、第2図は第1図の
焼結体のTila度と相対密度との関係を示す線図、第
3図は第1図の焼結体のTi濃度とロックウェル硬度と
の関係を示す絵図、第4図(a)から(f)はTiva
度の影響を示す第1図の焼結体の表面の150倍の顕微
鏡写真、第5図(a )、(b )?(c )は焼結温
度の影響を示す第1図の焼結体の表面の第4図同様の写
真、第6図はMg−20重け%Ti系合金のX線回折分
析図である。 第1図 下し慎イit (tt−7#)
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)チタンが0.04〜99.96重量%、マグネシウ
ムが0.04〜99.96重量%からなるマグネシウム
−チタン系合金。 2)マグネシウム粉末に対してチタン粉末および水素化
チタン粉末の少なくとも一方を焼結体のチタン組成が0
.04〜99.96重量%となるようにして調合して混
合し、この混合物を所定形状に成形し、その後マグネシ
ウムの固相温度から液相温度までの範囲で焼結すること
を特徴とするマグネシウム−チタン系合金の製造方法。 3)調合された粉末の混合は乾式または溶剤を加えた湿
式のいずれかで行ない、混合物の成形は0.1〜5to
n/cm^2の圧力で圧縮成形し、焼結は300〜80
0℃の範囲で0〜600kg/cm^2の不活性雰囲気
中または真空中で行なうことを特徴とする請求項第2項
記載のマグネシウム−チタン系合金の製造方法。 4)焼結は、所定時間の加熱の後に、徐冷、急冷または
所定の真空度中においてその真空度におけるマグネシウ
ムの融点未満の湿度まで急冷し、その後当該温度で所定
時間保持し、その後急冷する冷却手段のいずれかにより
行なわれることを特徴とする請求項第2項または第3項
記載のマグネシウム−チタン系合金の製造方法。 5)マグネシウム粉末に対してチタン粉末および水素化
チタン粉末の少なくとも一方を最終生成物のチタン組成
が0.04〜99.96重量%となるように調合して混
合し、この混合物を搬送路に沿って加熱および加圧しな
がら搬送してマグネシウムを溶融させ、この溶融マグネ
シウム内に混入させた前記チタン粉末および水素化チタ
ン粉末の少なくとも一方が混合している溶融混合物を成
形型内に圧入し、その後冷却させることを特徴とするマ
グネシウム−チタン系合金の製造方法。 6)成形型内は真空引きしておくことを特徴とする請求
項第5項記載のマグネシウム−チタン系合金の製造方法
。 7)冷却は、徐冷、急冷または所定の真空度中において
その真空度におけるマグネシウムの融点未満の温度まで
急冷し、その後当該湿度で所定時間保持し、その後急冷
する冷却手段のいずれかにより行なわれることを特徴と
する請求項第5項または第6項記載のマグネシウム−チ
タン系合金の製造方法。
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