JPH03173706A - 複数の金属間化合物からなる成形体を金属の焼結により製造する方法 - Google Patents
複数の金属間化合物からなる成形体を金属の焼結により製造する方法Info
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- 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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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
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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】
(産業上の利用分野)
本発明は、少なくとも低融点金属及び高融点金属の複数
の金属間化合物からなる複雑な最終輪郭(Bndkon
tur)を持った成形品(Formteil)を金属の
焼結により製造する方法に関する。
の金属間化合物からなる複雑な最終輪郭(Bndkon
tur)を持った成形品(Formteil)を金属の
焼結により製造する方法に関する。
(従来の技術)
上記の種類の方法はWo 86104840から知られ
ている。この既知の方法は、焼結粉末(Sinterp
ul−ver)が硬質の金属間化合物粒子からなるので
、最終輪郭に近い(endkonturnahen)形
を形成するために、蝋、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂
等の結合剤が混入されねばならないと云う欠点を有する
。
ている。この既知の方法は、焼結粉末(Sinterp
ul−ver)が硬質の金属間化合物粒子からなるので
、最終輪郭に近い(endkonturnahen)形
を形成するために、蝋、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂
等の結合剤が混入されねばならないと云う欠点を有する
。
これらの結合剤は、不都合なことに10乃至20%の大
きな収縮を引き起こす。高い精度で最終輪郭に近いよう
に(endkonturnahen)成形品を形作るよ
うに素地(Grunlings)を切削加工することは
不可能である。
きな収縮を引き起こす。高い精度で最終輪郭に近いよう
に(endkonturnahen)成形品を形作るよ
うに素地(Grunlings)を切削加工することは
不可能である。
(発明が解決しようとする課題)
本発明の課題は、結合剤の混入なしに、構成部材が少な
い収縮率で低コストで最終輪郭に近い形に加工される成
形品を金属の焼結により製造する上記の種類の方法を提
供することである。
い収縮率で低コストで最終輪郭に近い形に加工される成
形品を金属の焼結により製造する上記の種類の方法を提
供することである。
(課題を解決するための手段)
この課題は、
a)形成される金属間化合物の複数の元素金属からなる
粉末混合物を、最も低い融点を有する金属の融点の75
乃至100 %の温度で焼結して、金属の理論密度の
少なくとも95%の密度の引き締まった焼結体(Sin
terk5rper)を得る段階、b)前記焼結体を最
終輪郭に近い形状に加工して成形品(Formteil
)を得る段階、C)形成される金属間化合物の高融点成
分で前記成形品を被覆する段階、及び d)金属間化合物を形成するために、前記形成される金
属間化合物の高融点成分で被覆された成形品を熱間アイ
ソスタチック(hei8isostatisches)
反応プレスする段階 によって解決される。
粉末混合物を、最も低い融点を有する金属の融点の75
乃至100 %の温度で焼結して、金属の理論密度の
少なくとも95%の密度の引き締まった焼結体(Sin
terk5rper)を得る段階、b)前記焼結体を最
終輪郭に近い形状に加工して成形品(Formteil
)を得る段階、C)形成される金属間化合物の高融点成
分で前記成形品を被覆する段階、及び d)金属間化合物を形成するために、前記形成される金
属間化合物の高融点成分で被覆された成形品を熱間アイ
ソスタチック(hei8isostatisches)
反応プレスする段階 によって解決される。
この方法によって硬質の加工困難な金属間化合物の金属
成分の良好な加工性が利用される。これにより、この金
属成分、特に未加工鋳造品又は半製品が、粉末の粒子の
大きさが0.2乃至15μmの高融点成分が中に埋設さ
れている最も低い融点を有する成分からなる切削加工可
能なマトリックスが形成されるように焼結される。それ
故、従来金属成分についてのみ可能であった総ての加工
方法を金属間化合物からなる形成される構成部材につい
て利用することができる。
成分の良好な加工性が利用される。これにより、この金
属成分、特に未加工鋳造品又は半製品が、粉末の粒子の
大きさが0.2乃至15μmの高融点成分が中に埋設さ
れている最も低い融点を有する成分からなる切削加工可
能なマトリックスが形成されるように焼結される。それ
故、従来金属成分についてのみ可能であった総ての加工
方法を金属間化合物からなる形成される構成部材につい
て利用することができる。
高融点成分による成形品の被覆は、その後の熱間アイソ
スタチック反応プレスが引き締まったプリフォームを必
要とせず、それ故複雑な最終輪郭を熱間アイソスタチッ
クプレスでき、金属間化合物を形成するときの体積収縮
を拡散気孔なしに(diffusionsporenf
rei)行うことができると云う利点を有する。
スタチック反応プレスが引き締まったプリフォームを必
要とせず、それ故複雑な最終輪郭を熱間アイソスタチッ
クプレスでき、金属間化合物を形成するときの体積収縮
を拡散気孔なしに(diffusionsporenf
rei)行うことができると云う利点を有する。
本発明の方法の好ましい実施態様において、粉未配合物
の全重量の50%迄の複数の元素金属からなる粉末混合
物に金属間化合物の粉末が添加される。これは、それが
一方にふいて加工の可能性を手痛いほどに制限すること
はなく、他方において引き締まった焼結体のより高い強
さを得ることを可能にし、且つ後の熱間Tイソスタチッ
クプレスのとき金属間化合物を形成するための反応核(
Raakt 1onske ime)を提供する。
の全重量の50%迄の複数の元素金属からなる粉末混合
物に金属間化合物の粉末が添加される。これは、それが
一方にふいて加工の可能性を手痛いほどに制限すること
はなく、他方において引き締まった焼結体のより高い強
さを得ることを可能にし、且つ後の熱間Tイソスタチッ
クプレスのとき金属間化合物を形成するための反応核(
Raakt 1onske ime)を提供する。
形成される金属間化合物からなる粉末の添加率の好まし
い範囲は、粉未配合物の全重量の2乃至30重量%であ
る。この範囲のとき、次の熱間アイソスタチック反応プ
レスの時間を相当に短縮できる。
い範囲は、粉未配合物の全重量の2乃至30重量%であ
る。この範囲のとき、次の熱間アイソスタチック反応プ
レスの時間を相当に短縮できる。
反応核としての又は熱間アイソスタチック反応プレスの
ときの加工時間を減らすための金属間化合物の粉末状の
添加物のほかに、前記粉末の全重量の30重装置まで、
1μm未満(kleiner 1 μm>の粒子の大き
さを有するセラミック粒子又はセラミックの単繊維の形
態の構成部材のクリープ限度及び/又は耐酸化性(Ox
idationsbestindigkeit)及び/
又は耐蝕性(Korrisionsbestandig
keit)を良くするための添加物を前記粉末に混入す
ることもできる。好ましくはセラミック添加物はA l
20!、Br*L 、 TiC又はTiBzからなる
。
ときの加工時間を減らすための金属間化合物の粉末状の
添加物のほかに、前記粉末の全重量の30重装置まで、
1μm未満(kleiner 1 μm>の粒子の大き
さを有するセラミック粒子又はセラミックの単繊維の形
態の構成部材のクリープ限度及び/又は耐酸化性(Ox
idationsbestindigkeit)及び/
又は耐蝕性(Korrisionsbestandig
keit)を良くするための添加物を前記粉末に混入す
ることもできる。好ましくはセラミック添加物はA l
20!、Br*L 、 TiC又はTiBzからなる
。
引き締まった焼結体中へのガスの封入を排除するために
、有利に真空にすることができる排気鐘内で焼結段階が
行われる。このようなガスの封入又は気孔がガスで満た
されることは、次の熱間アイソスタチック反応焼結のと
き薄い被覆を危険に曝す。
、有利に真空にすることができる排気鐘内で焼結段階が
行われる。このようなガスの封入又は気孔がガスで満た
されることは、次の熱間アイソスタチック反応焼結のと
き薄い被覆を危険に曝す。
本発明の方法の好ましい実施態様において、最終輪郭に
近い形を切削加工又は電気化学的加工によって得ること
ができる。この加工方法は、引き締まった焼結体が形成
される金属間化合物からなるのではなく、それ故特に工
具の耐用年数を低コストで長くし又は電気化学的加工時
間を短縮するので、有利に投入することができる= 熱間アイソスタチック反応プレスはプレス型なしに圧縮
ガスだけで行うことができる。最終輪郭に近く加工され
た焼結体への−様な圧力の伝達のために、形成される金
属間化合物の高融点成分からなる、0.05乃至lln
m の厚さ、特に0.1 乃至0.5mmの厚さの
成形品の被覆が排気鐘(Rezipient)内で、蒸
着(Aufdampfen)、スパッタリング(Auf
sputtern)又はプラズマ溶射によって被着され
る。
近い形を切削加工又は電気化学的加工によって得ること
ができる。この加工方法は、引き締まった焼結体が形成
される金属間化合物からなるのではなく、それ故特に工
具の耐用年数を低コストで長くし又は電気化学的加工時
間を短縮するので、有利に投入することができる= 熱間アイソスタチック反応プレスはプレス型なしに圧縮
ガスだけで行うことができる。最終輪郭に近く加工され
た焼結体への−様な圧力の伝達のために、形成される金
属間化合物の高融点成分からなる、0.05乃至lln
m の厚さ、特に0.1 乃至0.5mmの厚さの
成形品の被覆が排気鐘(Rezipient)内で、蒸
着(Aufdampfen)、スパッタリング(Auf
sputtern)又はプラズマ溶射によって被着され
る。
(作用)
相対的に薄い被覆は、最終輪郭に近い形の付与(For
mgebung)が本質的に変えられないという利点を
有する。反応焼結(Reactionssintern
)による体積収縮を考慮したこの被覆により金属間化合
物からなる成形品について最終輪郭を得ることができる
。被覆材料としての金属間化合物の高融点成分の投入は
、反応焼結時に被覆材料が成形品との接触面において反
応し、外皮と成形品の密なかみあいが作られ、その結果
被覆材料が同時に堅く付着する表面の加工を行うと云う
利点を有する。1mmまでの大きな被覆厚は、例えば表
面が不利に研磨される場合必要である。
mgebung)が本質的に変えられないという利点を
有する。反応焼結(Reactionssintern
)による体積収縮を考慮したこの被覆により金属間化合
物からなる成形品について最終輪郭を得ることができる
。被覆材料としての金属間化合物の高融点成分の投入は
、反応焼結時に被覆材料が成形品との接触面において反
応し、外皮と成形品の密なかみあいが作られ、その結果
被覆材料が同時に堅く付着する表面の加工を行うと云う
利点を有する。1mmまでの大きな被覆厚は、例えば表
面が不利に研磨される場合必要である。
真空にされた排気鐘内での被覆は、被覆の下へのガスの
流入が発生し、それによって熱間アイソスタチック反応
プレス成形のとき被覆の丸い膨らみ(Aufw61be
n)又は部分的な剥げ落ち(Abplatzen)が引
き起こされることを有利に阻止する。
流入が発生し、それによって熱間アイソスタチック反応
プレス成形のとき被覆の丸い膨らみ(Aufw61be
n)又は部分的な剥げ落ち(Abplatzen)が引
き起こされることを有利に阻止する。
1 mmまでの高い被覆厚のときプラズマ溶射を、特に
複雑な最終輪郭の場合にも、蒸着及びスパッタリングよ
りも有利に適用できる。
複雑な最終輪郭の場合にも、蒸着及びスパッタリングよ
りも有利に適用できる。
熱間アイソスタチック反応プレスは、100 MPa乃
至300 MPaの圧力領域において形成される金属間
化合物に依存して行われる。このために有利に排気鐘内
にアルゴン等の不活性ガスが導かれる。
至300 MPaの圧力領域において形成される金属間
化合物に依存して行われる。このために有利に排気鐘内
にアルゴン等の不活性ガスが導かれる。
あまりにも低い圧力のとき、比較的薄い被覆が金属間化
合物の低融点成分の蒸気圧に耐え得ない恐れがある。
合物の低融点成分の蒸気圧に耐え得ない恐れがある。
(実施例)
次に本発明を例を示して解説する。
例1:
先ず、30μm未満(kleiner 30 μm)の
粒子の大きさの粉末状チタン50モル%及び小30μm
の粉末状アルミニウム50モル%からなる粉末が、両元
素が配合物中に均一に分配せしめられるように良く混合
される。この粉未配合物は、アルミニウムの融点の75
%の温度で熱してTi/Al−未加工鋳造品(Rohl
xng) 、例えば直方体状焼結体にする。この直方体
状焼結体から鍛造、切削加工及び/又は電気化学的穿孔
によって最終輪郭に近い形状の構成部材(Fertig
ungsbauteil) 、即ち羽足部と冷却空気管
路を備えるタービン羽根が製造される。冷却空気管路は
石英短棒によって穴うめされ、この構成部材はプラズマ
溶射により、予め被覆された排気鐘内で、0.5n+m
の厚さのチタンにより被覆され、3時間の間1300℃
で且つ200 MPaの圧力で熱間アイソスタチック反
応焼結の後、金属間化合物TiA1からなる、最終質量
に収縮された高圧装置の構成部材が取り出され、石英短
棒がフッ化水素酸によりエツチングされる。
粒子の大きさの粉末状チタン50モル%及び小30μm
の粉末状アルミニウム50モル%からなる粉末が、両元
素が配合物中に均一に分配せしめられるように良く混合
される。この粉未配合物は、アルミニウムの融点の75
%の温度で熱してTi/Al−未加工鋳造品(Rohl
xng) 、例えば直方体状焼結体にする。この直方体
状焼結体から鍛造、切削加工及び/又は電気化学的穿孔
によって最終輪郭に近い形状の構成部材(Fertig
ungsbauteil) 、即ち羽足部と冷却空気管
路を備えるタービン羽根が製造される。冷却空気管路は
石英短棒によって穴うめされ、この構成部材はプラズマ
溶射により、予め被覆された排気鐘内で、0.5n+m
の厚さのチタンにより被覆され、3時間の間1300℃
で且つ200 MPaの圧力で熱間アイソスタチック反
応焼結の後、金属間化合物TiA1からなる、最終質量
に収縮された高圧装置の構成部材が取り出され、石英短
棒がフッ化水素酸によりエツチングされる。
例2:
先ず、25モル%のチタンと75モル%のアルミニウム
粉末からなる30μm未満(kleiner 30μm
)の粒子の大きさの粉未配合物が作られ、アルミニウム
とチタンからなる粉未配合物の全重量の5重量パーセン
トに金属間化合物の相(interme−tallis
chen) TiA15の1.um未満の粒子の大きさ
の粉末が添加される。その後、例1のように取り扱われ
る。ただ熱間アイソスタチック反応プレスのときだけ2
時間の間1250℃で200 MPaの圧力が利用され
、金属間化合物Ti^1.0iaの高圧装置の構成部材
が取り出される。
粉末からなる30μm未満(kleiner 30μm
)の粒子の大きさの粉未配合物が作られ、アルミニウム
とチタンからなる粉未配合物の全重量の5重量パーセン
トに金属間化合物の相(interme−tallis
chen) TiA15の1.um未満の粒子の大きさ
の粉末が添加される。その後、例1のように取り扱われ
る。ただ熱間アイソスタチック反応プレスのときだけ2
時間の間1250℃で200 MPaの圧力が利用され
、金属間化合物Ti^1.0iaの高圧装置の構成部材
が取り出される。
例3:
先ず、
30μm未満の粒子の大きさのAIの21重量%、1μ
m未満の粒子の大きさのA15Tiの5重量%、1μm
未満の粒子の大きさのAl2O3の25重量%及び 30μm未満の粒子の大きさのTi残量からなる粉末が
混合される。
m未満の粒子の大きさのA15Tiの5重量%、1μm
未満の粒子の大きさのAl2O3の25重量%及び 30μm未満の粒子の大きさのTi残量からなる粉末が
混合される。
この例におけるアルミニウムとチタンの化学量論的比か
らのほんのすこしのずれは熱間アイソスタチック反応プ
レスによる構成部材のよりよい延性をもたらす。粒子の
大きさが1μm未満のAl2O3粉末の形態のセラミッ
ク成分の添加により、′高い使用温度のときの構成部材
のクリープ限度が高められる。
らのほんのすこしのずれは熱間アイソスタチック反応プ
レスによる構成部材のよりよい延性をもたらす。粒子の
大きさが1μm未満のAl2O3粉末の形態のセラミッ
ク成分の添加により、′高い使用温度のときの構成部材
のクリープ限度が高められる。
粉末混合物を作った後、例2と同様に、基部の上により
高められたクリープ限度を有する高圧装置の金属間化合
物TiA1を取り出すことができる。
高められたクリープ限度を有する高圧装置の金属間化合
物TiA1を取り出すことができる。
(発明の効果)
以上詳記した通り、本発明によれば、結合剤の混入なし
に、構成部材が少ない収縮率で低コストで最終輪郭に近
い形に加工される成形品を金属の焼結により製造するこ
とができる。
に、構成部材が少ない収縮率で低コストで最終輪郭に近
い形に加工される成形品を金属の焼結により製造するこ
とができる。
Claims (11)
- (1)a)形成される金属間化合物の複数の元素金属か
らなる粉末混合物を、最も低い融点を有する金属の融点
の75乃至100%の温度で焼結して、金属の理論密度
の少なくとも95%の密度を有する引き締まった焼結体
を得る段階、b)前記焼結体を最終輪郭に近い形状に加
工して成形品を得る段階、 c)形成される金属間化合物の高融点成分で前記成形品
を被覆する段階、及び d)金属間化合物を形成するために、前記形成される金
属間化合物の高融点成分で被覆された成形品を反応温度
で熱間アイソスタチック反応プレスする段階 を特徴とする少なくとも低融点金属及び高融点金属の複
数の金属間化合物からなる複雑な最終輪郭を有する成形
品を金属の焼結により製造する方法。 - (2)複数の元素金属からなる粉末混合物に、粉末配合
物の全重量に対して50重量%まで形成される金属間化
合物の粉末を添加することを特徴とする請求項1に記載
の少なくとも低融点金属及び高融点金属の複数の金属間
化合物からなる複雑な最終輪郭を有する成形品を金属の
焼結により製造する方法。 - (3)複数の元素金属からなる粉末混合物に、全重量の
2乃至30重量%の形成される金属間化合物の粉末を添
加することを特徴とする請求項2に記載の少なくとも低
融点金属及び高融点金属の複数の金属間化合物からなる
複雑な最終輪郭を有する成形品を金属の焼結により製造
する方法。 - (4)複数の元素金属及び複数の金属間化合物からなる
粉末混合物に、Al_2O_3、Br_2O_3、Ti
C又はTiB_2のセラミック材料の30重量%を添加
することを特徴とする請求項2又は3に記載の少なくと
も低融点金属及び高融点金属の複数の金属間化合物から
なる複雑な最終輪郭を有する成形品を金属の焼結により
製造する方法。 - (5)焼結して未加工鋳造品又は半製品の形態の引き締
まった焼結体を得ることを特徴とする請求項1乃至4の
何れか一項に記載の少なくとも低融点金属及び高融点金
属の複数の金属間化合物からなる複雑な最終輪郭を有す
る成形品を金属の焼結により製造する方法。 - (6)引き締まった焼結体が得られるまで、真空にされ
た排気鐘内で焼結を行うことを特徴とする請求項1乃至
5の何れか一項に記載の少なくとも低融点金属及び高融
点金属の複数の金属間化合物からなる複雑な最終輪郭を
有する成形品を金属の焼結により製造する方法。 - (7)切削加工又は電気化学的加工により最終輪郭に近
い形を得ることを特徴とする請求項1乃至6の何れか一
項に記載の少なくとも低融点金属及び高融点金属の複数
の金属間化合物からなる複雑な最終輪郭を有する成形品
を金属の焼結により製造する方法。 - (8)真空にされた排気鐘内で、最終輪郭に近い形状の
成形品の被覆を行うことを特徴とする請求項1乃至7の
何れか一項に記載の少なくとも低融点金属及び高融点金
属の複数の金属間化合物からなる複雑な最終輪郭を有す
る成形品を金属の焼結により製造する方法。 - (9)蒸着、スパッタリング又はプラズマ溶射によって
被覆を行うことを特徴とする請求項1乃至8の何れか一
項に記載の少なくとも低融点金属及び高融点金属の複数
の金属間化合物からなる複雑な最終輪郭を有する成形品
を金属の焼結により製造する方法。 - (10)最終輪郭に近い形状の成形体を、厚さが0.0
5乃至1mm特に0.1乃至0.5mmの高融点金属で
被覆することを特徴とする請求項1乃至9の何れか一項
に記載の少なくとも低融点金属及び高融点金属の複数の
金属間化合物からなる複雑な最終輪郭を有する成形品を
金属の焼結により製造する方法。 - (11)100MPa乃至300MPaの圧力のアルゴ
ン雰囲気下で熱間アイソスタチック反応プレスを行うこ
とを特徴とする請求項1乃至10の何れか一項に記載の
少なくとも低融点金属及び高融点金属の複数の金属間化
合物からなる複雑な最終輪郭を有する成形品を金属の焼
結により製造する方法。
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DE3935955.7 | 1989-10-27 | ||
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Cited By (1)
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-
1990
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- 1990-10-26 GB GB9023318A patent/GB2241509B/en not_active Expired - Fee Related
- 1990-10-26 US US07/604,790 patent/US5032353A/en not_active Expired - Lifetime
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---|---|
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