JPH0250172B2 - - Google Patents
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- JPH0250172B2 JPH0250172B2 JP55165452A JP16545280A JPH0250172B2 JP H0250172 B2 JPH0250172 B2 JP H0250172B2 JP 55165452 A JP55165452 A JP 55165452A JP 16545280 A JP16545280 A JP 16545280A JP H0250172 B2 JPH0250172 B2 JP H0250172B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C33/00—Making ferrous alloys
- C22C33/02—Making ferrous alloys by powder metallurgy
- C22C33/0207—Using a mixture of prealloyed powders or a master alloy
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/09—Mixtures of metallic powders
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Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は粉末焼結に関するものであつて、特に
高密度粉末焼結チタン合金の製造方法に関する。 〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕 長年、粉末冶金者等は類似した組成の鍛造合金
の物理的特性と類似するか又は同一な物理的特性
を有し高度の焼結密度を示すチタン粉末合金を製
造するための種々の技術を開発して来た。 この目的で、粉末合金の空孔を最小にして焼結
密度を理論値に近接させるためにいろいろの冶金
術が開発されたのである。高密度にすることによ
り現れる効果には鍛造合金と強度が殆んど同一と
なり、同時に残留した空孔により最終製品のノツ
チ感受性を最小に減少させることのできる点等が
挙げられる。 公知技術では熱間、冷間加工及び熱間静水圧プ
レスなどの二次加工によつて鍛造品の密度と類似
する密度を有する粉末金属製品を製造する方法を
例に取ることができる。しかし上記の二次加工は
製造単価が高くなるから成るべく避けなければな
らない。 他の公知技術には液相が出現する温度で粉末を
焼結し比較的密度が高い粉末金属製品を製造する
方法がある。上記方法の分野で行われている最近
の大部分の加工は液相が存在する時間を瞬間的に
している。しかしながら液相を利用する上記の方
法にはいろいろの問題点、特に最終製品に生じる
もろさにその欠点があるのである。付け加えると
上記方法には正確な焼結温度の制御が非常に重要
であるが、実際的には実行するのが非常に困難で
ある。 それ以外にも極く微細な粒子の粉末から比較的
密度が高い粉末合金製品を製造する方法がある
が、USP第3744993号に記載されたごとく微細な
粉末を製造し、かつ製造された粉末の粒度が適正
であることを確認するための付随的工程が必然的
に随伴される。しかしながらこの技術には重大な
問題点がある。微細な粉末を使用する技術の最も
重要な問題点は粉末の粒度が小さければ小さい程
自燃性の傾向がより大となることである。従つ
て、自燃性物質の使用に随伴される問題を避ける
か最少に留めることが望ましい。すなわち、従来
法と同様にTiと合金形成粒子を一緒に破砕する
と問題がある。その理由はTiとAL−Vを一緒に
して破砕するとTiが軟性のため、AL−Vを細か
くできず、又TiとO2の親和力が極めて大きいた
め、粉塵爆発の現象が発生し設備の破損となる危
険が大となるからである。 従つて、本発明の第1目的は同一な組成の鍛造
チタン合金の物理的特性と類似するか、同一なる
物理的特性を有する粉末焼結チタン合金を製造で
きる方法を提供することであり、本発明の第2目
的は単一プレスおよび単一焼結工程で粉末より高
密度粉末焼結チタン合金の製造できる方法を提供
することであり、本発明の第3目的は自燃性物質
の使用に随伴される問題点を最少に抑えるため
に、微細粉末の量をできるだけ減らしつつ理論値
に近い密度を有する高密度粉末焼結チタン合金を
製造できる方法を提供することであつて、本発明
のそれ以外の目的は本発明を説明しながら言及す
ることにする。 〔課題を解決するための手段〕 本発明は満足できる密度を得るのに必要な微粒
子の量を最少にしながら理論値に近接した密度を
有し同一な化学組成である鍛造チタン合金と類似
した物理的特性を有することを特徴とする高密度
粉末焼結チタン合金を製造する方法に関するもの
であつて、前記方法は下記の(a)〜(d): (a) チタンと合金化可能な合金形成粒子を高いエ
ネルギーを付与できる粉砕機を用いて、平均粒
径0.5ないし20ミクロンの大きさに粉砕し、 (b) 平均粒径40ないし177ミクロンのチタン基金
属粒子と粉砕した前記合金形成粒子とを混合
し、前記チタン基金属粒子の重量配合比が70な
いし95%、残部が前記合金形成粒子を含有する
粉末混合物を形成し、 (c) 前記粉末混合物を、理論値の80ないし90%の
密度を有する圧粉体に成形し、 (d) 前記圧粉体を、液相が形成する温度未満で焼
結する ことを特徴とする。 〔作用〕 すなわち本発明ではチタンと合金化可能な合金
形成粒子を高いエネルギーを付与できる粉砕機を
用いて粉砕するので高い歪エネルギーの残留する
微細な合金形成粒子となる。これにチタン基金属
粒子を混合すると微細な合金形成粒子がチタン基
金属粒子の周囲に一様に分布する。そしてこの混
合物を圧粉して焼結すると、高い歪エネルギーの
残留する合金形成粒子とチタン基金属粒子との粒
子間の相互拡散速度が増大され、焼結体の空孔の
サイズと量が減少し、高密度焼結体となる。 実際本発明の粉末チタン合金は一種以上の特定
の合金形成粒子とチタン粒子を相互に混合し圧縮
した後焼結工程中液相が存在しないようにする方
法で焼結する。ここで“合金形成粒子”とは予備
合金処理された材料およびこのような粒子の混合
物を含むものである。又“近接する
(Approaching)”又は“理論的に近い(near
theoretical)”密度とは、従来技術による粉末
金属の類似製品の密度より高い密度を意味してい
る。 合金形成粒子の化学組成はチタンと化学的に結
合される点、即ちチタンと合金可能である点を除
いては重要ではない。さらに金形成粒子とチタン
基金属粒子の相互拡散速度は同程度でなければな
らない。合金形成粒子の代表的な材料はアルミニ
ウム−バナジウム合金:アルミニウム−バナジウ
ム−錫合金:及びアルミニウム−錫−モリブデン
−ジルコニウム合金を例にあげられる。 好ましい合金形成粒子はアルミニウム−バナジ
ウム合金である。アルミニウムとバナジウムの合
金比率は重要ではないが、アルミニウム60重量%
−バナジウム40重量%合金を使用すると優れた結
果を得ることができる。 本発明において、合金形成粒子の平均粒径は20
ミクロン以下にするが、これは公知技術で遂行で
きる。しかしながら、そのような合金形成粒子は
米国オハイオ州アクロンにあるユニオンプロセス
社製のSzegvari1−Sアトライターのような市販
装置で粉砕することによつて得られる。粉砕機ア
トライターはボールミル等とは異なり高いエネル
ギーを被粉砕物に与えるものであり、粉砕された
物質に残留歪を与えることが考えられる。従来の
破砕機である振動ボールミル、ボールミル、と本
発明で用いられるアトライターでは破砕時間が著
しく異なり、本発明では高い歪みエネルギーが破
砕粉に残留し、焼結体の品質特性値が以下に示す
ように大幅に向上する。 第1表に90Ti−6Al−4Vの破砕方法による影
響を調査した結果を示す。第1表中区分A〜Eは
従来法、区分F〜Iは本発明の結果である。
高密度粉末焼結チタン合金の製造方法に関する。 〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕 長年、粉末冶金者等は類似した組成の鍛造合金
の物理的特性と類似するか又は同一な物理的特性
を有し高度の焼結密度を示すチタン粉末合金を製
造するための種々の技術を開発して来た。 この目的で、粉末合金の空孔を最小にして焼結
密度を理論値に近接させるためにいろいろの冶金
術が開発されたのである。高密度にすることによ
り現れる効果には鍛造合金と強度が殆んど同一と
なり、同時に残留した空孔により最終製品のノツ
チ感受性を最小に減少させることのできる点等が
挙げられる。 公知技術では熱間、冷間加工及び熱間静水圧プ
レスなどの二次加工によつて鍛造品の密度と類似
する密度を有する粉末金属製品を製造する方法を
例に取ることができる。しかし上記の二次加工は
製造単価が高くなるから成るべく避けなければな
らない。 他の公知技術には液相が出現する温度で粉末を
焼結し比較的密度が高い粉末金属製品を製造する
方法がある。上記方法の分野で行われている最近
の大部分の加工は液相が存在する時間を瞬間的に
している。しかしながら液相を利用する上記の方
法にはいろいろの問題点、特に最終製品に生じる
もろさにその欠点があるのである。付け加えると
上記方法には正確な焼結温度の制御が非常に重要
であるが、実際的には実行するのが非常に困難で
ある。 それ以外にも極く微細な粒子の粉末から比較的
密度が高い粉末合金製品を製造する方法がある
が、USP第3744993号に記載されたごとく微細な
粉末を製造し、かつ製造された粉末の粒度が適正
であることを確認するための付随的工程が必然的
に随伴される。しかしながらこの技術には重大な
問題点がある。微細な粉末を使用する技術の最も
重要な問題点は粉末の粒度が小さければ小さい程
自燃性の傾向がより大となることである。従つ
て、自燃性物質の使用に随伴される問題を避ける
か最少に留めることが望ましい。すなわち、従来
法と同様にTiと合金形成粒子を一緒に破砕する
と問題がある。その理由はTiとAL−Vを一緒に
して破砕するとTiが軟性のため、AL−Vを細か
くできず、又TiとO2の親和力が極めて大きいた
め、粉塵爆発の現象が発生し設備の破損となる危
険が大となるからである。 従つて、本発明の第1目的は同一な組成の鍛造
チタン合金の物理的特性と類似するか、同一なる
物理的特性を有する粉末焼結チタン合金を製造で
きる方法を提供することであり、本発明の第2目
的は単一プレスおよび単一焼結工程で粉末より高
密度粉末焼結チタン合金の製造できる方法を提供
することであり、本発明の第3目的は自燃性物質
の使用に随伴される問題点を最少に抑えるため
に、微細粉末の量をできるだけ減らしつつ理論値
に近い密度を有する高密度粉末焼結チタン合金を
製造できる方法を提供することであつて、本発明
のそれ以外の目的は本発明を説明しながら言及す
ることにする。 〔課題を解決するための手段〕 本発明は満足できる密度を得るのに必要な微粒
子の量を最少にしながら理論値に近接した密度を
有し同一な化学組成である鍛造チタン合金と類似
した物理的特性を有することを特徴とする高密度
粉末焼結チタン合金を製造する方法に関するもの
であつて、前記方法は下記の(a)〜(d): (a) チタンと合金化可能な合金形成粒子を高いエ
ネルギーを付与できる粉砕機を用いて、平均粒
径0.5ないし20ミクロンの大きさに粉砕し、 (b) 平均粒径40ないし177ミクロンのチタン基金
属粒子と粉砕した前記合金形成粒子とを混合
し、前記チタン基金属粒子の重量配合比が70な
いし95%、残部が前記合金形成粒子を含有する
粉末混合物を形成し、 (c) 前記粉末混合物を、理論値の80ないし90%の
密度を有する圧粉体に成形し、 (d) 前記圧粉体を、液相が形成する温度未満で焼
結する ことを特徴とする。 〔作用〕 すなわち本発明ではチタンと合金化可能な合金
形成粒子を高いエネルギーを付与できる粉砕機を
用いて粉砕するので高い歪エネルギーの残留する
微細な合金形成粒子となる。これにチタン基金属
粒子を混合すると微細な合金形成粒子がチタン基
金属粒子の周囲に一様に分布する。そしてこの混
合物を圧粉して焼結すると、高い歪エネルギーの
残留する合金形成粒子とチタン基金属粒子との粒
子間の相互拡散速度が増大され、焼結体の空孔の
サイズと量が減少し、高密度焼結体となる。 実際本発明の粉末チタン合金は一種以上の特定
の合金形成粒子とチタン粒子を相互に混合し圧縮
した後焼結工程中液相が存在しないようにする方
法で焼結する。ここで“合金形成粒子”とは予備
合金処理された材料およびこのような粒子の混合
物を含むものである。又“近接する
(Approaching)”又は“理論的に近い(near
theoretical)”密度とは、従来技術による粉末
金属の類似製品の密度より高い密度を意味してい
る。 合金形成粒子の化学組成はチタンと化学的に結
合される点、即ちチタンと合金可能である点を除
いては重要ではない。さらに金形成粒子とチタン
基金属粒子の相互拡散速度は同程度でなければな
らない。合金形成粒子の代表的な材料はアルミニ
ウム−バナジウム合金:アルミニウム−バナジウ
ム−錫合金:及びアルミニウム−錫−モリブデン
−ジルコニウム合金を例にあげられる。 好ましい合金形成粒子はアルミニウム−バナジ
ウム合金である。アルミニウムとバナジウムの合
金比率は重要ではないが、アルミニウム60重量%
−バナジウム40重量%合金を使用すると優れた結
果を得ることができる。 本発明において、合金形成粒子の平均粒径は20
ミクロン以下にするが、これは公知技術で遂行で
きる。しかしながら、そのような合金形成粒子は
米国オハイオ州アクロンにあるユニオンプロセス
社製のSzegvari1−Sアトライターのような市販
装置で粉砕することによつて得られる。粉砕機ア
トライターはボールミル等とは異なり高いエネル
ギーを被粉砕物に与えるものであり、粉砕された
物質に残留歪を与えることが考えられる。従来の
破砕機である振動ボールミル、ボールミル、と本
発明で用いられるアトライターでは破砕時間が著
しく異なり、本発明では高い歪みエネルギーが破
砕粉に残留し、焼結体の品質特性値が以下に示す
ように大幅に向上する。 第1表に90Ti−6Al−4Vの破砕方法による影
響を調査した結果を示す。第1表中区分A〜Eは
従来法、区分F〜Iは本発明の結果である。
【表】
以下、本発明を実施例及び従来法の比較例と共
に説明するが、これは本発明を説明するためのこ
とであり、本発明を制限するものではない。 比較例 1 従来技術により9.4cm×1.5cm×1.5cmの90チタン
−6アルミニウム−4バナジウム合金を次のごと
く製造した。 −80メツシユ(88ミクロンの平均粒径)のアル
ミニウム60重量%−バナジウム40重量%の合金形
成粒子を10重量%と−100メツシユ(74ミクロン
の平均粒径)のチタン基金属粒子を90重量%とで
混合物を製造する。この混合物を鋼製金型で
7.75tonf/cm2でプレスし、理論値の88〜90%の密
度になるように圧粉体を形成した。この圧粉体を
4時間、1260±13℃で真空焼結を行い理論値の
94.5〜96.5%の焼結製品の密度となつた。最終製
品の物理的特性は、引張強さ:80.9Kgf/mm2、降
伏強さ:75.9Kgf/mm2、伸び:6%、絞り:9%
であつた。 実施例 1 アルミニウム60重量%−バナジウム40重量%の
合金形成粒子0.9Kgを3.175mm径の鋼球約18Kgとフ
レオン約1.9とともに、アトライターに入れた。
この合金形成粒子を約30分間粉砕し、アトライタ
ーから取り出し乾燥した。コルターカウンターで
測定した合金形成粒子の平均粒径は約3ミクロン
であつた。そして−100メツシユ(74ミクロンの
平均粒径)のチタン基金属粒子にこの合金形成粒
子を添加し、比較例1のように処理して焼結し
た。焼結前の圧粉体の密度は比較例1と同じ理論
値の88〜90%であり、焼結製品の密度は理論値の
99.3〜99.8%であつた。物理的性質は前述の通り
である。 実施例 2 実施例1の処理の中で粉砕時間のみ7分間とし
た。その他の条件は実施例1と同じである。合金
形成粒子の平均粒径は約10ミクロンであつた。圧
粉体の密度は上記例と同じ88〜90%であり焼結製
品の密度は理論値の99.0%であつた。 実施例 3 アルミニウム60重量%−バナジウム40重量%の
合金形成粒子3.6Kgを粉砕し、その他は実施例1
と同じである。このときの合金形成粒子の平均粒
径は約6.5ミクロンであつた。圧粉体の密度は上
記例と同じ88〜90%であり、焼結製品の密度は理
論値の99.5%であつた。 実施例 4 アトライター中にフレオンの代わりに蒸留した
水を用いた以外は実施例1と同じである。圧粉体
の密度は上記例と同じ88〜90%であり、焼結製品
の密度は理論値の99.5〜99.8%であつた。 実施例 5 圧粉体の焼結温度を1204±17℃にした以外は、
実施例1と同じである。圧粉体の密度は上記例と
同じ88〜90%であり、焼結製品の密度は理論値の
99.3〜99.4%であつた。 実施例 6 混合物のプレス圧力を4.65tonf/cm2にした以外
は、実施例1と同じである。圧粉体の密度は理論
値の83〜84%であり、焼結製品の密度は理論値の
99.0〜99.1%であつた。 実施例 7 鋼球の代わりにムライト(耐火物)を用いた以
外は実施例1と同じである。この時の合金形成粒
子の平均粒径は約10ミクロン以下であつた。圧粉
体の密度は88〜90%であり焼結製品の密度は理論
値の99.5%であつた。 実施例 8 −100メツシユ(74ミクロンの平均粒径)のチ
タン基金属粒子の代わりに−60+200メツシユ
(160ミクロンの平均粒径)のチタン基金属粒子を
使用した以外は実施例1と同じである。圧粉体の
密度は88〜90%であり焼結製品の密度は理論値の
99.4%であつた。 比較例 2 比較例1での混合物を鋼製金型で7.75tonf/cm2
でプレスする代わりに、ゴム型を用い静水圧4200
Kgf/cm2で、7.6cm径のビレツトを成形した以外
は比較例1と同じである。理論値の86〜88%の密
度になるように圧粉体を製造した、焼結製品の密
度は理論値の88〜92%であつた。 実施例 9 比較例1での混合物の代わりに実施例1での混
合物を使用した以外は比較例2と同じである。圧
粉体の密度は86〜88%であり、焼結製品の密度は
理論値の99.8%であつた。 比較例 3 −325メツシユ(29ミクロンの平均粒径)の
50Al−50Vの合金形成粒子(振動ボールミルで粉
砕)と−325メツシユ(29ミクロンの平均粒径)
の錫の粉末(塩化錫の脱塩粉で粉砕無し)と−
100メツシユ(74ミクロンの平均粒径)のチタン
基金属粒子を混合して、86Ti−6Al−6V−2Snの
混合物を形成した。この混合物を実施例1のよう
に処理した。この時の焼結製品の密度は理論値の
96.6%であつた。最終製品の物理的特性は、引張
強さ:92.1Kgf/mm2、降伏強さ:79.5Kgf/mm2、
伸び:6.5%、絞り:10%であつた。 実施例 10 42Al−42V−16Snの合金形成粒子を実施例1
に記載のようにアトライターで平均粒径3ミクロ
ンに粉砕し、−100メツシユ(74ミクロンの平均粒
径)のチタン基金属粒子と混合して、86Ti−6Al
−6V−2Snの混合物を形成した。この混合物を比
較例1のように処理した。圧粉体の密度は88〜92
%でありこの時の焼結製品の密度は理論値の99.0
%であつた。最終製品の物理的特性は、引張強
さ:106.9Kgf/mm2、降伏強さ:97.0Kgf/mm2、
伸び:9%、絞り:16.7%であつた。同一組成の
比較例3と比較し、本発明の特性が向上している
のがわかる。 〔発明の効果〕 本発明の利点は上述した実施例より確実に明ら
かになつた。例えば従来法で製造された粉末金属
90Ti−6Al−4V合金は比較例1において説明す
るごとく焼結密度が理論値の94.5〜96.5%であ
り、本発明により製造された上記と同一な90Ti
−6Al−4V合金は実施例1で説明したごとく焼結
密度が理論値の99.3〜99.8%に達したのである。
このような理論密度に対して%の差異は、理論密
度の99.3〜99.8%に該当する製品は同一な組成の
鍛造合金にその化学的および物理的特性が匹敵す
ることを表し、反面94.5〜96.5%に該当する製品
はそうでないという点に非常に重要な意義があ
る。 しかも、本発明によつて得られた高い焼結密度
は比較例1と実施例1及び比較例3と実施例11に
示した物理的特性(引張強さ、伸び等)からわか
るように明らかに優れた特性を導くことがわかつ
た。 本発明で言及する粒子の大きさはコルターカウ
ンターで求められる重量基準の平均粒径をさす。 本発明により製造された合金の特徴は合金が比
較的高い酸素(約0.30〜0.35重量%に達する)を
含有しても、依然として延性が優秀である(12〜
13%の伸び)点である。これは類似する化学組成
(酸素量も又0.30ないし0.35重量%含む)の鍛造
合金の延性が低い(5〜6%の伸び)ことに比べ
て目立つ点である。即ち本発明によつて製造され
る合金は比較的高い酸素の存在により強度を維持
しつつ、延性にも影響を受けない。言い換えれば
本発明の焼結合金は従来技術の焼結合金に比べて
明らかに優れたものである。本発明を実施するに
当たつて、粉末金属の最終焼結密度が理論値の少
なくとも約97%に達するように各工程を調整する
ことが望ましいのである。
に説明するが、これは本発明を説明するためのこ
とであり、本発明を制限するものではない。 比較例 1 従来技術により9.4cm×1.5cm×1.5cmの90チタン
−6アルミニウム−4バナジウム合金を次のごと
く製造した。 −80メツシユ(88ミクロンの平均粒径)のアル
ミニウム60重量%−バナジウム40重量%の合金形
成粒子を10重量%と−100メツシユ(74ミクロン
の平均粒径)のチタン基金属粒子を90重量%とで
混合物を製造する。この混合物を鋼製金型で
7.75tonf/cm2でプレスし、理論値の88〜90%の密
度になるように圧粉体を形成した。この圧粉体を
4時間、1260±13℃で真空焼結を行い理論値の
94.5〜96.5%の焼結製品の密度となつた。最終製
品の物理的特性は、引張強さ:80.9Kgf/mm2、降
伏強さ:75.9Kgf/mm2、伸び:6%、絞り:9%
であつた。 実施例 1 アルミニウム60重量%−バナジウム40重量%の
合金形成粒子0.9Kgを3.175mm径の鋼球約18Kgとフ
レオン約1.9とともに、アトライターに入れた。
この合金形成粒子を約30分間粉砕し、アトライタ
ーから取り出し乾燥した。コルターカウンターで
測定した合金形成粒子の平均粒径は約3ミクロン
であつた。そして−100メツシユ(74ミクロンの
平均粒径)のチタン基金属粒子にこの合金形成粒
子を添加し、比較例1のように処理して焼結し
た。焼結前の圧粉体の密度は比較例1と同じ理論
値の88〜90%であり、焼結製品の密度は理論値の
99.3〜99.8%であつた。物理的性質は前述の通り
である。 実施例 2 実施例1の処理の中で粉砕時間のみ7分間とし
た。その他の条件は実施例1と同じである。合金
形成粒子の平均粒径は約10ミクロンであつた。圧
粉体の密度は上記例と同じ88〜90%であり焼結製
品の密度は理論値の99.0%であつた。 実施例 3 アルミニウム60重量%−バナジウム40重量%の
合金形成粒子3.6Kgを粉砕し、その他は実施例1
と同じである。このときの合金形成粒子の平均粒
径は約6.5ミクロンであつた。圧粉体の密度は上
記例と同じ88〜90%であり、焼結製品の密度は理
論値の99.5%であつた。 実施例 4 アトライター中にフレオンの代わりに蒸留した
水を用いた以外は実施例1と同じである。圧粉体
の密度は上記例と同じ88〜90%であり、焼結製品
の密度は理論値の99.5〜99.8%であつた。 実施例 5 圧粉体の焼結温度を1204±17℃にした以外は、
実施例1と同じである。圧粉体の密度は上記例と
同じ88〜90%であり、焼結製品の密度は理論値の
99.3〜99.4%であつた。 実施例 6 混合物のプレス圧力を4.65tonf/cm2にした以外
は、実施例1と同じである。圧粉体の密度は理論
値の83〜84%であり、焼結製品の密度は理論値の
99.0〜99.1%であつた。 実施例 7 鋼球の代わりにムライト(耐火物)を用いた以
外は実施例1と同じである。この時の合金形成粒
子の平均粒径は約10ミクロン以下であつた。圧粉
体の密度は88〜90%であり焼結製品の密度は理論
値の99.5%であつた。 実施例 8 −100メツシユ(74ミクロンの平均粒径)のチ
タン基金属粒子の代わりに−60+200メツシユ
(160ミクロンの平均粒径)のチタン基金属粒子を
使用した以外は実施例1と同じである。圧粉体の
密度は88〜90%であり焼結製品の密度は理論値の
99.4%であつた。 比較例 2 比較例1での混合物を鋼製金型で7.75tonf/cm2
でプレスする代わりに、ゴム型を用い静水圧4200
Kgf/cm2で、7.6cm径のビレツトを成形した以外
は比較例1と同じである。理論値の86〜88%の密
度になるように圧粉体を製造した、焼結製品の密
度は理論値の88〜92%であつた。 実施例 9 比較例1での混合物の代わりに実施例1での混
合物を使用した以外は比較例2と同じである。圧
粉体の密度は86〜88%であり、焼結製品の密度は
理論値の99.8%であつた。 比較例 3 −325メツシユ(29ミクロンの平均粒径)の
50Al−50Vの合金形成粒子(振動ボールミルで粉
砕)と−325メツシユ(29ミクロンの平均粒径)
の錫の粉末(塩化錫の脱塩粉で粉砕無し)と−
100メツシユ(74ミクロンの平均粒径)のチタン
基金属粒子を混合して、86Ti−6Al−6V−2Snの
混合物を形成した。この混合物を実施例1のよう
に処理した。この時の焼結製品の密度は理論値の
96.6%であつた。最終製品の物理的特性は、引張
強さ:92.1Kgf/mm2、降伏強さ:79.5Kgf/mm2、
伸び:6.5%、絞り:10%であつた。 実施例 10 42Al−42V−16Snの合金形成粒子を実施例1
に記載のようにアトライターで平均粒径3ミクロ
ンに粉砕し、−100メツシユ(74ミクロンの平均粒
径)のチタン基金属粒子と混合して、86Ti−6Al
−6V−2Snの混合物を形成した。この混合物を比
較例1のように処理した。圧粉体の密度は88〜92
%でありこの時の焼結製品の密度は理論値の99.0
%であつた。最終製品の物理的特性は、引張強
さ:106.9Kgf/mm2、降伏強さ:97.0Kgf/mm2、
伸び:9%、絞り:16.7%であつた。同一組成の
比較例3と比較し、本発明の特性が向上している
のがわかる。 〔発明の効果〕 本発明の利点は上述した実施例より確実に明ら
かになつた。例えば従来法で製造された粉末金属
90Ti−6Al−4V合金は比較例1において説明す
るごとく焼結密度が理論値の94.5〜96.5%であ
り、本発明により製造された上記と同一な90Ti
−6Al−4V合金は実施例1で説明したごとく焼結
密度が理論値の99.3〜99.8%に達したのである。
このような理論密度に対して%の差異は、理論密
度の99.3〜99.8%に該当する製品は同一な組成の
鍛造合金にその化学的および物理的特性が匹敵す
ることを表し、反面94.5〜96.5%に該当する製品
はそうでないという点に非常に重要な意義があ
る。 しかも、本発明によつて得られた高い焼結密度
は比較例1と実施例1及び比較例3と実施例11に
示した物理的特性(引張強さ、伸び等)からわか
るように明らかに優れた特性を導くことがわかつ
た。 本発明で言及する粒子の大きさはコルターカウ
ンターで求められる重量基準の平均粒径をさす。 本発明により製造された合金の特徴は合金が比
較的高い酸素(約0.30〜0.35重量%に達する)を
含有しても、依然として延性が優秀である(12〜
13%の伸び)点である。これは類似する化学組成
(酸素量も又0.30ないし0.35重量%含む)の鍛造
合金の延性が低い(5〜6%の伸び)ことに比べ
て目立つ点である。即ち本発明によつて製造され
る合金は比較的高い酸素の存在により強度を維持
しつつ、延性にも影響を受けない。言い換えれば
本発明の焼結合金は従来技術の焼結合金に比べて
明らかに優れたものである。本発明を実施するに
当たつて、粉末金属の最終焼結密度が理論値の少
なくとも約97%に達するように各工程を調整する
ことが望ましいのである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 同一の化学組成を有する鍛造チタン合金と類
似した物理的特性を有し、理論値に近接した密度
を有する高密度粉末焼結チタン合金の製造方法に
おいて、下記の(a)〜(d): (a) 2つ以上の金属からなる予備合金であつて、
チタンと合金化可能な合金形成粒子を高いエネ
ルギーを付与できる粉砕機を用いて、平均粒径
0.5ないし20ミクロンの大きさに粉砕し、 (d) 平均粒径40ないし177ミクロンのチタン基金
属粒子と粉砕した前記合金形成粒子とを混合
し、前記チタン基金属粒子の重量配合比が70な
いし95%、残部が前記合金形成粒子を含有する
粉末混合物を形成し、 (c) 前記粉末混合物を、理論値の80ないし90%の
密度を有する圧粉体に成形し、 (d) 前記圧粉体を、液相が形成する温度未満で焼
結することを特徴とする高密度粉末焼結チタン
合金の製造方法。 2 前記合金形成粒子がアルミニウムとバナジウ
ムの合金からなることを特徴とする特許請求の範
囲第1項記載の方法。 3 前記合金形成粒子がアルミニウム60重量%と
バナジウム40重量%とからなることを特徴とする
特許請求の範囲第2項記載の方法。 4 前記チタン基金属粒子がチタンを99重量%以
上含むことを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載の方法。 5 粉砕球と液体を入れた前記粉砕機に、前記合
金形成粒子を装入して、前記合金形成粒子を平均
粒径0.5ないし10ミクロンの大きさに粉砕するこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の方
法。 6 前記液体がフレオンであることを特徴とする
特許請求の範囲第5項記載の方法。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Publications (2)
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---|---|
JPS56123301A JPS56123301A (en) | 1981-09-28 |
JPH0250172B2 true JPH0250172B2 (ja) | 1990-11-01 |
Family
ID=22263732
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---|---|---|---|
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DE3530741C1 (de) * | 1985-08-28 | 1993-01-14 | Avesta Nyby Powder AB, Torshälla | Verfahren zur Herstellung pulvermetallurgischer Gegenstaende |
JPH02166201A (ja) * | 1988-12-19 | 1990-06-26 | Kobe Steel Ltd | 高密度焼結体の製造方法 |
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EP0939066B1 (en) * | 1998-02-16 | 2002-08-07 | Advanced Ceramics Corporation | Method for forming high density boron nitride and high density agglomerated boron nitride particles |
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DE2333614A1 (de) * | 1973-07-02 | 1975-02-20 | Olin Corp | Gegenstand aus mehreren bestandteilen sowie verfahren und vorrichtung zu dessen herstellung |
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SE397780B (sv) * | 1976-06-24 | 1977-11-21 | Hoeganaes Ab | Sett for framstellning av sinterstal med hog hallfasthet och god duktivitet |
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DE2819091C2 (de) * | 1978-04-29 | 1979-11-15 | Messer Griesheim Gmbh, 6000 Frankfurt | Verwendung einer Metallpulver-Mischung |
-
1980
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- 1980-11-17 AU AU64445/80A patent/AU539115B2/en not_active Ceased
- 1980-11-21 CA CA000365197A patent/CA1177287A/en not_active Expired
- 1980-11-24 FR FR8024864A patent/FR2469970A1/fr active Granted
- 1980-11-25 BR BR8007687A patent/BR8007687A/pt unknown
- 1980-11-25 GB GB8037759A patent/GB2065710B/en not_active Expired
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- 1980-11-26 JP JP16545280A patent/JPS56123301A/ja active Granted
Also Published As
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CA1177287A (en) | 1984-11-06 |
GB2065710A (en) | 1981-07-01 |
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BR8007687A (pt) | 1981-06-09 |
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DE3043321A1 (de) | 1981-05-27 |
AU539115B2 (en) | 1984-09-13 |
MX154581A (es) | 1987-10-07 |
AU6444580A (en) | 1981-06-04 |
FR2469970B1 (ja) | 1985-01-18 |
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