JPH036305A - 熱間静水圧成形法 - 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、合金粉末の熱間静水圧成形法に関し、特に超
塑性加工に適した微細結晶を有するプリフォームを得る
ごとのできる熱間静水圧成形法に関する。

〔従来の技術〕

従来から、熱間静水圧成形法（以下、ＨＩ　Ｐ）により
、粉末を固化する方法は、広く行われている。例えば、
Ｎｉ基超超合金粉末Ｔｉ合金粉末あるいはハイス等を、
ＨＩＰにより固化成形することが行われている。但し、
ＨＩＰにより成形した粉末の結晶の大きさは余り小さく
なく、このため超塑性加工に適した微細結晶（＜１０μ
層）を有するプリフォームを作成するのは困難である。

一方、粉末の固化方法には、他に熱間押出法がある。こ
の方法は、粉末に熱間で強加工を与えることが可能なた
め、いわゆる動的再結晶を材料に起こさせることができ
る。動的再結晶によれば、押出加工中に再結晶を起こさ
せｌＯμ箇以下の微細な再結晶粒を発生させることがで
きるため、超塑性加工に適したプリフォームを得ること
ができる。

なお、上記の超塑性加工法は、Ｎｉ、　Ｔｉ、ハイス等
の通常法では加工し難い合金を恒温変形加エし、所望の
形状の製品を得る方法である。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、前記した従来の熱間押出法では、大きな（すな
わち大径の）プリフォームを得るためには巨大な押出装
置が必要であり、巨額の設備費用を必要とする欠点があ
る。

一方、ＨＩ　Ｐ法は、上記のように、微細な結晶粒が得
られないと言う欠点がある。

本発明は、以上の欠点を解消し、超塑性加工に適したプ
リフォームを、大径のものであっても、低設備費用で得
ることができるＨ　Ｉ　Ｐ法を提案することを目的とす
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記目的を、粒径６０μ諷以下の粉末が１０
％以上存在する２００μ層以下の粒径の合金粉末を１０
−’　Ｔｏｒｒ以下の真空中で軟鋼シース中に封入した
後、目的とする熱間静水圧成形の圧力の１１５以下の圧
力で常温から目的とする熱間静水圧成形の温度の９８％
以上まで昇温し、次に目的とする熱間静水圧成形の圧力
まで１〜３時間で昇圧して熱間静水圧成形を行い、前記
粉末を変形固化することを特徴とする合金粉末の熱間静
水圧成形法により達成するものである。

〔作　用〕

従来のＨＩＰ法における温度及び圧力の上昇カーブは、
両者を同時に上昇させ、はぼ同時に昇温、昇圧を完了さ
せるパターンである。

これに対し、本発明では、前記した動的再結晶挙動を利
用してＨＩ　Ｐを行うものである。動的再結晶挙動は、
必ず起こるとは限らず、ある一定の条件でのみ起こる。

また、この挙動が起こる際にも、再結晶して、結晶が小
さくなるか否かも条件次第であり、特殊な条件でのみ起
こる。動的再結晶には適当な変形温度が必要でしたがっ
て先ず昇温する。

本発明において、粒径６０μ−以下の粉末が１０％以上
存在する粒径２００μ園以下の合金粉末を用い、昇温、
昇圧してＨＩＰを行うに先立ち、先ず、目的とするＨ　
’Ｉ　Ｐ圧の１１５以下の圧力下で、目的とするＨＩＰ
温度の９８％まで昇温する。

この時、目的とするＨ　Ｉ　Ｐ圧力の１１５以下の圧力
で昇温するのは、先ず粉末に変形を与えることなく昇温
し、次に十分高い温度で圧力を上げることにより粉末に
変形を与えるためである。この十分に高い温度とは粉末
がＨＩＰの圧力によって塑性変形する温度であり、この
温度はほぼＨＩＰ温度に等しい（９８％以上）ことが望
ましい。ただし、ＨＩＰ温度より高いと結晶性が粗大化
するため望ましくない。

次に、目的とするＨ　ｔ　Ｐ圧力及び温度まで、１〜３
時間で、昇圧、昇温する。

この時、１〜３時間をがけるのは、１時間未満であると
、ＨＩＰ材が小さい場合は良いが、材料の熱伝導性にも
よるが、大きい材料をＨＩＰする場合にはＨＩＰ材内部
内部いて温度勾配ができるために均一な粉末の塑性変形
を得ることができない。逆に３時間を超えても、変形が
遅すぎるためうまく動的再結晶が起らない。

以上の２段階昇圧、昇温によるＨＩＰで、粉末が変形固
化する際に、動的再結晶が起こり、結晶粒径が約８〜１
０μｍ以下の微細結晶となる。

上記の合金粉末がＮｉ合金粉末の場合は、先ず、２００
ｋｇ／ｃｍ２以下の圧力で常温から１０４０〜１１３０
°Ｃまで昇温し、次いで、１０００ｋｇ／ｃｍ２以上の
圧力まで１〜３時間で昇圧し、１５分以上２時間保持し
て熱間静水圧成形する。

これにより得られるＮｉ合金プリフォームは、９６０〜
１１００°Ｃの超塑性加工により、Ｎｉ合金の超塑性加
工製品を得ることができる。

また、Ｔｉ合金粉末の場合は、先ず、２００ｋｇ／ｃｍ
２以上の圧力で常温から８００〜９２０°Ｃまで昇温し
、次いで、１０００ｋｇ　／　ｃｒａ２以上の圧力まで
１〜３時間で昇圧し、１５分保持して熱間静水圧成形す
る。

〔実施例〕

実施例１ ５０μｍ以下の粒径が４９％存在する１４９ｐｍ以下の
粒径のＮｉ合金Ｔ　Ｎ　１００（Ｎｉ　−１０ｃｒ１４
Ｃｏ−３，５Ｍｏ−４，５ＡＩ−５，５Ｔｉ　−Ｉ　Ｆ
ｅ−Ｉ　　Ｖ−０，０５Ｚｒ−０，ＩＣ−０，０１Ｂ　
）粉末を、軟鋼シース中に１０−’　Ｔｏｒｒの真空中
で封入し、３００　ｋｇ　／　ｃｍ２の圧力で常温から
１０８０℃まで昇温した後、この温度を維持して１９０
０ｋｇ　／　ｃｍ′まで１時間で昇圧し、１５分保持し
た。

比較のために、昇圧と昇温を同時に行い、１９００ｋｇ
／ｃｍ２．１０８０”Ｃで１時間１５分のＨＩ　Ｐを行
った。

この結果、本発明方法で得られたプリフォームは３μｌ
の平均結晶粒径を有していたが、比較法で得られたプリ
フォームは７μｌの平均結晶粒径を有していた。

また、両プリフォームから引張試験片を切り出し、１０
５０°Ｃで、歪速度−２，Ｘ　１０−３ｓｅｃ−’で引
張試験を行った。

この結果、本発明方法で得られたプリフォームの場合は
、最大変形抵抗が４　ｋｇ　／　ｍ＋ａ２で７５０％の
破断伸びを示したが、比較法で得られたプリフォームの
場合は、８　ｋｇ　／　ｖａ　ｓ　２で４９０％の破断
伸びを示すに過ぎなかった。

実施例２ Ｔｉ−６ＡＩ−４Ｖ組成のＴｉ合金粉末（粒径６０μｍ
以下の粉末を１１％有し、平均粉末径１１０μｎ１を有
する２００μ重以下の粉末）を１０Ｔｏｒｒ以下の真空
中で軟鋼シース中に封入した後１００　ｋｇ　／ｃ＋ｕ
２の圧力で常温から８５０°Ｃまで昇温し、次にこの温
度で１５００ｋｇ　／　ｃｍ２　の圧力まで昇圧を１時
間で行った。圧力保持は１時間行った。

比較の為、昇圧と昇温を同時に行い、８５０“Ｃ、’　
１５００ｋｇ　／　ｃｍ２で２時間のＨＩＰを行った。

この結果、本発明法で得られたプリフォームはｉＩＩの
平均結晶粒径を有していたが、比較法で得られたプリフ
ォームは３．１　（ｉＩＩの平均結晶粒径を有していた
。

両プリフォームから引張試験片を切り出し、８５０°Ｃ
で歪速度−２Ｘ　１０−３ｓｅｃ−’で引張試験を行っ
た。この結果、本発明方法で得られたプリフォームの場
合は、最大変形抵抗が１．２ｋｇ／ｍｍ”で８８０％の
破断伸びを示したが、比較法で得られたプリフォームの
場合は３．４ｋｇ／ｌ１１２で５００％の破断伸びであ
った。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明の２段階昇圧・昇温による
ＨＩＰ方法によれば、結晶が微細化する動的再結晶挙動
を起こすため、微細結晶を有するプリフォームを得るこ
とができる。

従って、本発明は、超塑性鍛造や超塑性圧延等の超塑性
加工を行うのに適したプリフォームを成形する一Ｌで、
極めて効果的に活用することができる。

代　　理　　人　　　　内　　１）　　　　引代　　理
　　人　　　萩　　原　　亮

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 粒径６０μｍ以下の粉末が１０％以上存在する２００μ
   ｍ以下の粒径の合金粉末を１０＾−＾５Ｔｏｒｒ以下の
   真空中で軟鋼シース中に封入した後目的とする熱間静水
   圧成形の圧力の１／５以下の圧力で常温から目的とする
   熱間静水圧成形の温度の９８％以上まで昇温し、次に目
   的とする熱間静水圧成形の圧力まで１〜３時間で昇圧し
   て熱間静水圧成形を行い、前記粉末を変形固化すること
   を特徴とする合金粉末の熱間静水圧成形法。