JPH03150332A - Ｔｉ焼結合金とその製造法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、軽量で耐食性と強度に優れた化学工業用材料
、航空機用材料として好適なＴｉ　焼結合金の製造に関
する。

〔従来の技術〕

従来、Ｔｉ合金の製造に際しては溶解法が主に適用され
てきたが、加工性が良くないこと、また、溶解に際して
は偏析が著しく、そのため製造した合金の組織が不均一
となり、さらにはその歩留が低い等の問題がある。

これらの問題に対処すべ（、粉末°冶金法の適用が考え
られる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、Ｔｉ　自体が１６８０℃という高融点を有す
るため、その近傍温度で焼結を行った場合には金属元素
の融点、活性度、比重の関係から、部分的な偏析が生じ
、粉末冶金の採用による狙いとする均質な合金が得られ
ない。

本発明において解決すべき課題は、Ｔｉ　合金、とくに
、耐食性と強度に優れたＴｉ　−Ａｌ、　Ｔｉ−Ａｌ−
Ｖ等のＴｉ　合金の焼結体を得るに際しての偏析の発生
を防止して、均一な組織と、高密度。

高強度を得るための条件を見出すことにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のＴｉ焼結合金は、Ａｌを３〜６重量％含有し、
相対−密度が９４％以上であって、Ｔｉ　粉末にＡｌ含
有Ｔｉ　合金粉末を配合した混合粉末を成形後、１２０
０℃〜１５００℃の温度域にふいて焼結することによっ
て製造することができる。

とくに、本発明のＴｉ焼結合金の製造に当たってＴｉ単
体粉末に配合する合金粉末としては、小田原、海江田著
ｒｓＨｓプロセス」：塑性と加工。

Ｖｏ１．２ｇ、　　Ｎｌ１３１２．　　（１９Ｂ？）第
３頁に記載されている自己燃焼法（Ｓｅｌｆ　Ｐｒｏｐ
ａｇａｔｉｎｇ　Ｈｉｇｈ−ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＳ
ｙｒ＋ｔｈｅｓｉｓ　　ＳＨＳ　）によって得られた合
金を使用することが、合金粉末の均質性（均−ａｔ織）
、均一な粒度、低不純物、高歩留りの点で有利である。

上記、Ｔｉ　単体粉末に配合するＴｉ　合金としては、
合金材としてＡｌに加えて、Ｖ、Ｃｒ、Ｓｎ。

Ｚｎ、Ｍｏをそれぞれを１５．５．５．５．６重量％ま
で配合することができ、また、これらの合金材は単独あ
るいは複合して配合することができ、これらの配合によ
って、Ｔｉ焼結合金の降伏強度、疲労特性、析出硬化特
性、耐食性等を改善することができる。

〔作用〕

上記本発明は以下の知見に基づいて完成したものである
。

（１）　　Ｔｉ　合金粉末の調製に際して、Ａｌ等の合
金用金属を金属単体粉末の形で混合するよりは、Ｔｉと
予備合金化した合金粉末、と（に、自己燃焼法によって
得た合金をＴｉ粉末と混合することによって相対密度の
高い焼結体が得られる。。

（２）焼結温度が高くなる程、得られた焼結体の密度と
抗折力は高くなるが、焼結体のＡＪ！の含有量が３〜６
重量％の範囲内においてそのピークが存在する。

（３）焼結温度が約１２００℃〜１５００℃の温度範囲
にある場合、焼結体の相対密度と抗折力は最大値を示：
実施例〕 原料粉末として粒度が−３５０メツシュのＴｉ粉末（大
阪チタニウム製造■製）、−２００メツシュのＡｌ！粉
末（山石金属特製）、それに自己燃焼法によって製造し
た−２００メツシュのＴｉ　　５Ｃ−Ａｎ！　５０の母
合金粉末（共立窯業原料側製）を用いてＡｌ含有量が６
重量％までのＴｉ　−Ａｌ焼結合金を製造した。

Ｔｉ粉末とＡｌ粉末の混合粉末、Ｔｉ粉末とＴｉ−Ａ１
合金粉末の２種の組み合わせで、各組成の混合粉末をア
ルゴン雰囲気中で混合し、得られた粉末を１９６ＭＰａ
の圧力でｌ（１ｍａ＋　ｘ３Ｑｍｍ　ｘ５ｍｍに成形し
、１．３　ＸＩＯ−Ｍ−Ｐａの真空中で１１００〜１５
００℃で６０分間焼結を行った。

焼結後は炉冷し、組成−焼結密度の関係と焼結温度−焼
結密度の関係を調べ、高密度の得られた試料については
、引張試験、酸化試験、腐蝕試験を行い、溶製チタン合
金との結果を比較した。

焼結特性 第１図は組成と焼結密度との関係を示し、第２図は焼結
温度と焼結密度との関係を示す。

、その結果、出発混合粉末が添加合金としてＡｌ単体粉
末を使用した場合よりも、Ｔｉ　−Ａｌの合金粉末を使
用−した場合の方が焼結性が良い。

また、第２図に見られるように、何れの場合も１２００
℃〜１５００−ｔの間の焼結温度において最大密度のも
のが得られ、と（に１３００℃と１５００℃の間で相対
密度が９７％（絶対密度が４．２５ｇ／ｃｍ３）の焼結
体を得た。

また、１４重量％のＴｉ−Ａｊの合金粉末（５重量％Ａ
ｔに相当）を配合した組成の場合に１４００℃での１時
間の焼結によって相対密度が９７％（絶対密度が４．２
５８／ｃｍ）の焼結体を得た。

引張試験 第１表に上記の各試験片についての引張試験結果を示す
。Ａ１を５重量％含有したＴｉ焼結合金は強度にふいて
かなり改善された。また、Ａｌを５重量％含有したＴｉ
焼結合金においても、Ｔ１−Ａｌ合金粉末を配合して得
たものの方が、Ａｌ単体金属粉末を配合したものよりも
強度と伸びにおいて優れていることが分かる。

第１表 酸化試験 第３図は、大気中の８００℃、１時間の加熱による酸化
試験における酸化増量と組成との関係を示す。同図を参
照して、／ｌの４．５重量％以上の添加によってＴｉ単
体の焼結体よりもより優れた耐酸化性を示す。

腐蝕試験 浴温５０℃のそれぞれ３５％塩酸、５０％硫酸、１０％
硝酸溶液中に、上記１４重量％のＴｉ　−Ａｌ合金粉末
を配合して得た５重量％Ａｌを含有するＴｉ　焼結合金
を浸漬して腐蝕速度を求めた。比較のために溶！ＩＴｉ
　単一材料を用いた。共に硝酸溶液に対しては殆ど腐蝕
されなかった。そして、塩酸、硝酸に対する腐蝕は僅か
にＴｉ　単味の方が優れていたが、殆ど変わらなかった
。

〔発明の効果〕

本発明によって以下の効果を奏することができる。

（１）　　均一組織を有し、その密度は溶製によって得
た合金に近いものが得られる。

（２）引張強度等の機械的性質にふいてＴｉ溶製合金以
上の優れた性質を有する。

（３）耐酸化性、耐食性においてはＴｉ　溶製合金なみ
であって、耐酸化性においては純Ｔｉ　溶製物よりも優
れたものである。

（６）これらの特性を有するチタン合金部品が歩留りよ
く製造できる。

【図面の簡単な説明】

添付各図は本発明の実施例における焼結条件、機械的性
質、化学的性質を示す。 第１図はＴｉ　−Ａｌ焼結合金におけるＡｌ含有量と相
対密度の関係を示す図である。 第２図はＴｉ　−Ａｌ焼結合金における焼結温度と相対
密度との関係を示す図である。 第３図はＴｉ　−Ａｌ焼結合金の酸化試験結果を示す図
である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ａｌを３〜６重量％含有し、相対密度が９４％以上
   であるＴｉ焼結合金。 ２、Ａｌを３〜６重量％とＶ、Ｃｒ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｍｏ
   からなる合金材の１種または２種以上をそれぞれ１５、
   ５、５、５、６重量％まで含有し、相対密度が９４％以
   上であるＴｉ焼結合金。 ３、Ｔｉ粉末に自己燃焼法によって得たＡｌ含有Ｔｉ合
   金粉末をＡｌとして全量に対して３〜６重量％混合し、
   これによって得た混合粉末を成形後、１２００℃〜１５
   ００℃の温度域において焼結するＴｉ焼結合金の製造法
   。 ４、請求項３の記載において、自己燃焼法によって得た
   Ａｌ含有Ｔｉ合金粉末がＶ、Ｃｒ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｍｏの
   中の１種または２種以上を含有してなるＴｉ焼結合金の
   製造法。