JPH04103732A - Manufacture of intermetallic compound al3 ti - Google Patents

Manufacture of intermetallic compound al3 ti

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JPH04103732A
JPH04103732A JP2221080A JP22108090A JPH04103732A JP H04103732 A JPH04103732 A JP H04103732A JP 2221080 A JP2221080 A JP 2221080A JP 22108090 A JP22108090 A JP 22108090A JP H04103732 A JPH04103732 A JP H04103732A
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亮輔 鈴木
Katsutoshi Ono
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Toshio Oishi
大石 敏雄
Toru Okabe
徹 岡部
Masashi Ikezawa
池澤 正志
Tatsuhiko Ueki
達彦 植木
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Abstract

PURPOSE:To obtain the intermetallic compound of Ti and Al at high purity by pulverizing a Ti oxide and an Al oxide, executing mixing, allowing Ca to act on the above mixed powder to reduce it and thereafter removing by- products by a solvent. CONSTITUTION:In a primary stage, titanium and aluminum atoms in mixed titanium dioxide (TiO2) and aluminum oxide (Al2O3) are pulverized as fine as possible and are uniformly mixed. In a secondary stage, this oxide mixture is reduced by acting calcium or calcium hydride thereon at a high temp. in the temp. range of 1023 to 1473K (750 to 1200 deg.C). In this reducing stage, oxygen bonded with titanium and aluminum atoms is cut off by Ca, and simultaneously, the bond of Ti and Al is promoted. As a result, powdery intermetallic compound Al3Ti is synthesized together with calcium oxide and a Ca-Al allay. The CaO and Ca-Al allay by-produced in the third stage are melted away by a solvent such as water, an acid water soln. and ammonium chloride. Only the intermetallic compound Al3Ti is purely taken out.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は高強度で軽量であり次世代耐熱材料として期待
されている、チタン(Ti )とアルミニウム(Al)
の金属間化合物Affi−Tiを純粋で、しかも多量で
安価に製造する方法に関するものである。
Detailed Description of the Invention (Industrial Application Field) The present invention uses titanium (Ti) and aluminum (Al), which are highly strong and lightweight and are expected to be next-generation heat-resistant materials.
The present invention relates to a method for producing pure intermetallic compound Affi-Ti in large quantities at low cost.

本発明の方法によって製造される多量の高純度のA l
 :l T iを使用することにより、金属間化合物−
Al.Tiの微粉体、大型焼結体の形成が可能となって
、新材料技術の進展に寄与し得る。これ等の成形体は軽
量で高強度であり耐熱性を兼ね備えているために、これ
等を素材として各種機器に組み込み、例えば、航空機や
宇宙関連機器、深海艇等の海洋関連機器や磁気浮上列車
等の交通関連機器等を構成する機械構造材料、ジェット
エンジンや自動車用エンジン或は発電機用タービン等に
使われるタービンブレード等高温利用動力発生装置等、
各種の応用分野に使用されることが期待されている。
A large amount of high purity Al produced by the method of the present invention
:l By using Ti, the intermetallic compound -
Al. It becomes possible to form Ti fine powder and large sintered bodies, which can contribute to the advancement of new material technology. These molded bodies are lightweight, have high strength, and are heat resistant, so they can be incorporated into various devices, such as aircraft, space-related equipment, marine-related equipment such as deep-sea boats, and magnetic levitation trains. Mechanical structural materials constituting transportation-related equipment, etc., high-temperature power generation devices such as turbine blades used in jet engines, automobile engines, generator turbines, etc.
It is expected that it will be used in various application fields.

(従来の技術) 金属間化合物A l 3T iの特質について述べると
、金属間化合物は優れた耐熱性、耐食性、および機械的
強度を有し軽量であるため、航空機、宇宙船、深海艇な
どに必要な次世代の高機能材料として期待されている。
(Prior Art) Regarding the characteristics of intermetallic compounds A l 3T i, intermetallic compounds have excellent heat resistance, corrosion resistance, and mechanical strength, and are lightweight, so they are used in aircraft, spacecraft, deep-sea boats, etc. It is expected to be a necessary next-generation high-performance material.

チタン(Ti )とアルミニウム(A2)の合金である
A 1 、T iは、チタンとアルミニウム原子が強固
に結合した金属間化合物の中で最も比重が小さく、金属
間化合物の中でも大きな期待が寄せられている。
A1, Ti, which is an alloy of titanium (Ti) and aluminum (A2), has the lowest specific gravity among intermetallic compounds in which titanium and aluminum atoms are strongly bonded, and has high expectations among intermetallic compounds. ing.

次世代金属間化合物としてその応用が期待されている金
属間化合物Ti5A 1. TiA E 、 A l 
:+Tiを含むチタンとアルミニウムの合金の状態図を
第1図に示した。これにより、AliTi  (第1図
中の2の領域)は液体(第1図中の3の領域)から直接
形成することが理解される。この化合物は一般的な合金
の製造方法である(1)純金属の製造と、(2)溶解混
合・凝固と凝固との二つの方法の組合せからなる製造方
法を適用できる。また、もう−っの一般的な金属間化合
物の製造方法である、金属粉末の焼結による方法も適用
されている。これは金属チタンとアルミニウムの微細な
粉末をチタン25モル%、アルミニウム75モル%の組
成になるように混合・加圧成形し、約1227℃以下の
温度で加熱して反応させるものである。この方法では焼
結反応速度が遅く、Ti粒子の表面に薄い膜としてT 
i A 1などが形成されて不純物となり、チタンとア
ルミニウムのモル比が1:3の時のみ単体となり得るA
 l 3T iを純粋に取り出すことは困難である。
Intermetallic compound Ti5A, which is expected to be applied as a next-generation intermetallic compound 1. TiA E, A l
A phase diagram of an alloy of titanium and aluminum containing +Ti is shown in FIG. From this, it is understood that AliTi (region 2 in FIG. 1) is directly formed from a liquid (region 3 in FIG. 1). This compound can be manufactured by a manufacturing method consisting of a combination of two methods, which are general alloy manufacturing methods: (1) pure metal manufacturing, and (2) melting, mixing, solidification, and solidification. In addition, another common method for producing intermetallic compounds, a method using sintering of metal powder, is also applied. This is a method in which fine powders of titanium metal and aluminum are mixed and pressure-molded to a composition of 25 mol% titanium and 75 mol% aluminum, and then heated at a temperature of about 1227° C. or less to cause a reaction. In this method, the sintering reaction rate is slow, and T is formed as a thin film on the surface of the Ti particles.
A such as i A 1 is formed and becomes an impurity, and can become a simple substance only when the molar ratio of titanium and aluminum is 1:3.
It is difficult to extract pure l 3T i.

よって、従来のA l 3 T iの製造方法は、先述
の(1)と(2)からなる−船釣な方法に均一化処理を
加えた複合工程からなる。第2図にその工程全体の概略
図を示した。これを工程順に説明すると次の通りである
。まず第1工程は、鉱石中に酸化物、すなわち二酸化チ
タンおよび酸化アルミニウムの形態で存在するチタンと
アルミニウムとを純粋な酸化物の形態で取り出し、それ
ぞれの製錬工程を経て金属チタンおよび金属アルミニウ
ムを得る工程である。この製錬工程はすでに確立された
産業技術を用いている。第2工程は、チタンとアルミニ
ウム金属を目標のチタン25%、アルミニウム75%の
組成になるよう溶解し、混合させる工程である。この方
法で得た合金液体を冷却凝固させる。
Therefore, the conventional method for producing Al 3 Ti consists of a composite process in which a homogenization process is added to the above-mentioned method (1) and (2). FIG. 2 shows a schematic diagram of the entire process. This process will be explained in the order of steps as follows. First, the first step is to extract titanium and aluminum, which exist in the form of oxides, titanium dioxide and aluminum oxide, in the ore in the form of pure oxides, and through the respective smelting processes to produce metallic titanium and metallic aluminum. This is the process of obtaining This smelting process uses established industrial technology. The second step is a step in which titanium and aluminum metals are melted and mixed to a target composition of 25% titanium and 75% aluminum. The alloy liquid obtained by this method is cooled and solidified.

第3工程は、第1図に示したA f x T i固体が
安定に存在する温度範囲、すなわち約1350℃以下の
温度に充分長い時間保持することによって副生成物であ
るTiAf等を分解させ、チタンとアルミニウムの原子
の拡散混合を待ち、均一なAl+Tiを合成させる工程
である。
In the third step, by-products such as TiAf are decomposed by maintaining the temperature in the temperature range in which the A f x Ti solid shown in Fig. 1 stably exists, that is, at a temperature of about 1350°C or less, for a sufficiently long time. , the process waits for the diffusion and mixing of titanium and aluminum atoms to synthesize uniform Al+Ti.

(発明が解決しようとする課題) 以上の従来の方法では、以下に列記するいくつかの解決
すべき課題が存在していた。
(Problems to be Solved by the Invention) The conventional methods described above had several problems to be solved as listed below.

(1)チタン鉱石中に存在する不純物であるアルミニウ
ム原子、およびチタン鉱石中に存在する不純物のアルミ
ニウム原子を製錬工程で除去した後、改めてチタンとア
ルミニウムの両者を混合するという非経済的な工程とな
る。
(1) An uneconomic process in which aluminum atoms, which are impurities present in titanium ore, and aluminum atoms, which are impurities present in titanium ore, are removed in a smelting process and then both titanium and aluminum are mixed again. becomes.

(2)金属チタンと金属アルミニウムの融点はそれぞれ
1943 K (1670’C)および933 K(6
60℃)であって極端に大きな差があり、両者を融解さ
せるには高度の技術が必要である。さらに、活性な金属
であるチタンとアルミニウムを混合するために、両者を
2000 K (1727℃)に近い高温で、かつ真空
中あるいは不活性ガス中で加熱する技術が必要である。
(2) The melting points of metallic titanium and metallic aluminum are 1943 K (1670'C) and 933 K (6
60°C), there is an extremely large difference, and advanced technology is required to melt the two. Furthermore, in order to mix titanium and aluminum, which are active metals, a technique is required to heat both at a high temperature close to 2000 K (1727° C.) and in a vacuum or an inert gas.

またこの時、アルミニウムの蒸気圧がチタンに比べ非常
に大きくなり、アルミニウムが合金液体から蒸発するた
めに、所定の組成のA l z T iを均一に多量に
得ることは難しい。
Further, at this time, the vapor pressure of aluminum becomes much higher than that of titanium, and since aluminum evaporates from the alloy liquid, it is difficult to uniformly obtain a large amount of Al z Ti having a predetermined composition.

(3)  A f 3 T iの安定温度範囲で熱処理
を行っても、完全には拡散を伴う相変態が完了せず、不
純物として未反応のTi−Alなどが混入しやすい。さ
らに、金属間化合物の結晶格子内部での原子の配列が乱
れたりするために、得られた金属間化合物の特性は理論
上予測されているものには及ばなかった。
(3) Even if heat treatment is performed in the stable temperature range of Af 3 Ti, phase transformation accompanied by diffusion is not completely completed, and unreacted Ti-Al and the like are likely to be mixed in as impurities. Furthermore, because the arrangement of atoms within the crystal lattice of the intermetallic compound is disordered, the properties of the obtained intermetallic compound fell short of what was theoretically predicted.

(4)  従来の製造方法では、3つのプロセスが別個
に行われるために、チタンとアルミニウムの製造、合金
液体の製造、および均一化処理に要する熱処理等にそれ
ぞれ大きな熱エネルギーと時間と費用とを要し、結果と
して高価な製造方法となっていた。
(4) In conventional manufacturing methods, three processes are performed separately, and therefore large amounts of thermal energy, time, and cost are required for the production of titanium and aluminum, the production of alloy liquid, and the heat treatment required for homogenization treatment. This resulted in an expensive manufacturing method.

(発明が解決しようとする課題) 本発明は上記の課題を解決することにより、高強度でか
つ耐熱性・耐食性があり軽量であることから次世代材料
として期待されているチタン(Ti)とアルミニウム(
A E )の金属間化合物A l y T iを、高純
度にしかも少ないエネルギーで製造する量産型製造方法
を開発しようとしたものである。
(Problems to be Solved by the Invention) By solving the above-mentioned problems, the present invention combines titanium (Ti) and aluminum, which are expected to be next-generation materials because of their high strength, heat resistance, corrosion resistance, and light weight. (
The present invention was an attempt to develop a mass production method for producing the intermetallic compound A ly Ti of A E ) with high purity and with less energy.

本発明は、以下の製造原理、各々の方法の最適な適用条
件についての詳細を解明し発明したAffisTiを多
量に製造する方法に関するものである。具体的には、 (1)酸化物である二酸化チタンと酸化アルミニウムを
配合することにより、チタンとアルミニウムがA l 
3 T iの所定の原子分率になる組成の酸化物混合体
を作り、チタンとアルミニウムの原子を可能な限り微細
かつ均一に配合させる第1工程と、 (2)  この酸化物混合体に1023に〜1473 
K (750〜1200’C)の温度範囲の高温下でカ
ルシウム(Ca )または水素化カルシウム(Ca H
z )を作用させて還元する第2工程と、 (3)合成された金属間化合物A l 3 T iがら
、副成するCaOおよびCa−A42合金を溶解除去し
、金属間化合物AlzTiのみを純粋に取り出す第3工
程とより成ることを特徴とする金属間化合物A/2.T
tの製造方法である。
The present invention relates to a method for producing a large amount of AffisTi, which was invented by elucidating the details of the following production principles and optimal application conditions for each method. Specifically, (1) By blending titanium dioxide and aluminum oxide, which are oxides, titanium and aluminum become Al
(2) A first step in which an oxide mixture having a composition having a predetermined atomic fraction of Ti is prepared and titanium and aluminum atoms are blended as finely and uniformly as possible; (2) 1023 is added to this oxide mixture; ~1473
Calcium (Ca) or calcium hydride (CaH) under high temperature in the temperature range of K (750-1200'C)
(3) from the synthesized intermetallic compound Al3Ti, by-forming CaO and Ca-A42 alloy are dissolved and removed, and only the intermetallic compound AlzTi is purified. intermetallic compound A/2. T
This is a manufacturing method of t.

本発明は金属間化合物A l 3 T fの製造方法と
して、 (1)Ti とAf原子の微細混合、 (2)Ti と/l原子の相互拡散の促進、および(3
)  A I!、 3 T i結晶の均一化、(4)不
純物除去、 等の相乗効果の結果としてA I! 3 T iの合成
が安価に量産可能になるとの指針を得、鋭意研究の結果
、上述のような3つの工程の組合せに基づく製造方法を
発明するに至った。
The present invention provides a method for producing an intermetallic compound Al 3 T f, which includes (1) fine mixing of Ti and Af atoms, (2) promotion of interdiffusion between Ti and /l atoms, and (3)
) AI! , 3 Ti crystal homogenization, (4) impurity removal, etc. As a result of synergistic effects, AI! We obtained a guideline that the synthesis of 3 Ti could be mass-produced at low cost, and as a result of intensive research, we came to invent a manufacturing method based on a combination of the above three steps.

上述の本発明の製造方法において、第1工程では、混合
した二酸化チタン(TiO□)と酸化アルミニウム(A
 j2z Ox )のチタンとアルミニウムの原子を可
能な限り微細に粉砕し、これにより均一に混合すること
が重要である。
In the manufacturing method of the present invention described above, in the first step, mixed titanium dioxide (TiO□) and aluminum oxide (A
It is important to grind the titanium and aluminum atoms of the titanium and aluminum atoms as finely as possible and thus to mix them homogeneously.

第2工程は、この酸化物混合体に1023 K〜147
3K (750℃〜1200℃)の温度範囲の高温下で
カルシウム(Ca )又は水素化カルシウム(CaH2
)を作用させて還元するものであるが、この還元の過程
において、チタンおよびアルミニウム原子と結合してい
る酸素を、 Caによって切り放すと同時に、Ti と
Anの結合を促進させる。この結果、粉末状の金属間化
合物A l 3 T iが酸化カルシウム(Cab)お
よびCa−Af金合金ともに合成される。
In the second step, this oxide mixture is heated to 1023 K to 147 K.
Calcium (Ca) or calcium hydride (CaH2) under high temperature in the temperature range of 3K (750℃~1200℃)
), and in this reduction process, oxygen bonded to titanium and aluminum atoms is released by Ca, and at the same time, the bond between Ti and An is promoted. As a result, a powdered intermetallic compound Al 3 Ti is synthesized together with calcium oxide (Cab) and a Ca-Af gold alloy.

第3工程では副生したCab、Ca−−Al合金を還元
除去するものである。
In the third step, by-produced Cab and Ca--Al alloy are reduced and removed.

(作 用) 本発明によると、チタンとアルミニウムの金属間化合物
A l 3 T iの単体を高純度でしかも、多量生産
で安価で粉末状または塊状で得られる。本発明による金
属間化合物Affi3Ttの単体粉末を粉末冶金法に適
用することによって、切削溶接加工が少なくて済む製品
形状に近い大型焼結体を形成し、各種装置として構造物
に直接組み込める。
(Function) According to the present invention, the intermetallic compound Al 3 Ti of titanium and aluminum can be obtained in the form of powder or lumps with high purity, in mass production, and at low cost. By applying the single powder of the intermetallic compound Affi3Tt according to the present invention to a powder metallurgy method, a large sintered body close to a product shape that requires less cutting and welding can be formed, and can be directly incorporated into structures as various devices.

また焼結体は、スパッタリングや真空蒸着のターゲット
材料にも使用でき、各種の構造物の表面処理を行い、耐
熱性を高め、機械強度を向上させることができる。
The sintered body can also be used as a target material for sputtering or vacuum evaporation, and can be used to perform surface treatments on various structures to improve their heat resistance and mechanical strength.

(実施例) 本発明の方法を、以下に示す実施例に基づいて説明する
(Example) The method of the present invention will be explained based on the following example.

本発明によるA f 3 T iの製造方法は、鉱石や
スクラップ等より種々の方法で抽出された二酸化チタン
(T i O□)と酸化アルミニウム(A2□03)を
出発原料にする。これ等は一般に粒状、粉末状で入手で
き容易に微粉末にすることができる。これ等をTi と
A2のモル比が1/3あるし)(ま1/3より小さい値
になるよう秤量し混合する。この混合比は後述の還元剤
の量と共に、最終約6こ得られる金属間化合物A E 
x T iに含有される不純物に影響する。
The method for producing Af 3 Ti according to the present invention uses titanium dioxide (T i O□) and aluminum oxide (A2□03) extracted from ores, scraps, etc. by various methods as starting materials. These are generally available in granular or powdered form and can be easily made into fine powder. These are weighed and mixed so that the molar ratio of Ti and A2 is 1/3) (or a value smaller than 1/3).This mixing ratio, together with the amount of reducing agent described later, will give a final value of about 6 molar ratios. Intermetallic compound A E
It affects the impurities contained in x T i.

一般に乳鉢やボールミル等で充分に混ぜ合わせて酸化物
混合体を得る。粒状、塊状の出発原料を用いた場合は充
分混合粉砕し、微粉末にする。このようにして酸化物混
合体を得る。
Generally, the oxide mixture is obtained by thoroughly mixing in a mortar, ball mill, etc. When using granular or lumpy starting materials, mix and grind thoroughly to make a fine powder. In this way an oxide mixture is obtained.

なお、上述の酸化物混合体を得る方法としてしよ、本発
明者の一部が別に特許を申請してし)るrTi、Alの
製造方法」 (特願平1−435766号)と同様に■
 TiO□とAfzChとを融解混合し、冷却しても酸
化物混合体を得ることができ、また■ 水溶液を利用し
た酸化物の混合も可能である。
In addition, as a method for obtaining the above-mentioned oxide mixture, the method for producing rTi and Al, for which some of the inventors have separately applied for a patent, is similar to the method for producing rTi and Al (Japanese Patent Application No. 435766/1999). ■
An oxide mixture can also be obtained by melting and mixing TiO□ and AfzCh and cooling. Also, it is also possible to mix oxides using an aqueous solution.

しかし■の方法では高温加熱を必要とし経済上好ましく
なく、■の方法をとる場合は、T i 3A 42の製
造方法に比べて、水酸化アルミニウム・ゲルの生成量が
多くなるため、水酸化物の混合体の体積が大きく脱水処
理等に多くの困難をイ半つた。従って、最も簡便な操作
で熱エネルギーも他の試薬も不要で混合できる機械的な
酸化物混合体を以下の工程に用いるのが経済上望ましい
ものと判断される。
However, the method (■) requires high-temperature heating and is not economically preferable, and when the method (■) is used, the amount of aluminum hydroxide gel produced is larger than that in the production method of T i 3A 42. The large volume of the mixture caused many difficulties in dehydration. Therefore, it is considered economically desirable to use a mechanical oxide mixture that can be mixed in the simplest operation without the need for thermal energy or other reagents in the following steps.

上記の酸化物混合体を1023 K〜1473 K (
750℃〜1200℃)の温度範囲に加熱し、この高温
下でカルシウム(Ca)または水素化カルシウム(Ca
 Hz )を作用させて還元する。ここで還元剤として
CaまたはCaHzを用いたのは、特に酸素と強い親和
力を持つTiおよびAlを還元するためである。
The above oxide mixture was heated at 1023 K to 1473 K (
Calcium (Ca) or calcium hydride (Ca
Hz) to reduce it. The reason for using Ca or CaHz as the reducing agent here is to reduce Ti and Al, which have a particularly strong affinity for oxygen.

従って空気中の酸素および試料中の水分による還元剤の
消耗を防止するためと、窒素によるチタン窒化物の形成
を防止するために、酸化物混合体と還元剤とを内蔵して
いる反応容器は、あらかしめ脱気し、真空としておくか
、不活性ガスを導入する。このように酸化物混合体と還
元剤は高温での反応中に大気が混入しないような密封さ
れた容器に閉じ込めるか、あるいは大気混入を避ける施
策が必要である。
Therefore, in order to prevent the reducing agent from being consumed by oxygen in the air and moisture in the sample, and to prevent the formation of titanium nitrides by nitrogen, the reaction vessel containing the oxide mixture and reducing agent is , thoroughly degas and create a vacuum or introduce an inert gas. As described above, it is necessary to confine the oxide mixture and the reducing agent in a sealed container to prevent air from entering during the reaction at high temperatures, or to take measures to prevent air from entering.

ここでは金属カルシウム(Ca )を還元剤とし、密封
容器を使用した場合を例に取って説明する。
Here, an example will be explained in which metallic calcium (Ca) is used as a reducing agent and a sealed container is used.

密封容器内の化学反応は以下のようである。1023K
 〜1473 K (750℃〜1200℃)の下では
Caは液体となって蒸気を発生し、容器内にその飽和1
気が充満する。このCa蒸気は、Ti○2+A2□03
の混合粉体に作用してこれらをTi−−Al合金にまで
還元し、自らは酸化カルシウム(Cab)の固体に変化
して合金粒子の周囲に堆積する。これを化学反応式で表
すと(1)式となる。
The chemical reaction inside the sealed container is as follows. 1023K
At ~1473 K (750°C ~ 1200°C), Ca becomes a liquid and generates vapor, and the saturated 1
I feel full of energy. This Ca vapor is Ti○2+A2□03
It acts on the mixed powder and reduces them to a Ti--Al alloy, which itself changes into solid calcium oxide (Cab) and deposits around the alloy particles. This can be expressed as a chemical reaction formula (1).

2TiOz +3AJhOz +13Ca (gas)
 →[2Ti ・6 A 11+13CaO−(1)上
記の化学反応における合金、すなわち[2Ti・6Af
fil は、粉末X線回折測定の解析結果によれば、A
 12 z T iの形の化合物である。すなわち、上
記の還元反応と同時に次式で示される化合物の形成反応
が進行している。
2TiOz +3AJhOz +13Ca (gas)
→[2Ti・6A 11+13CaO−(1) Alloy in the above chemical reaction, i.e. [2Ti・6Af
According to the analysis results of powder X-ray diffraction measurement, fil is A
12 z T i . That is, the formation reaction of a compound represented by the following formula is proceeding simultaneously with the above reduction reaction.

[2Ti・6Al)→2 A 13 T i   ・・
・(2)しかしながら、還元剤であるCaが還元に必要
な量以上に過剰に存在するときは、このCaが次の化学
反応によりCa A f! 2を副生成する可能性があ
る。
[2Ti・6Al)→2 A 13 T i ・・
・(2) However, when the reducing agent Ca is present in excess of the amount necessary for reduction, this Ca is converted into Ca A f! by the following chemical reaction. 2 may be produced as a by-product.

[2Ti・ 6Afl  +Ca  →2 A 422
T i  + CaA l z   −(3)あるいは
過剰量に応じて [2Ti ・6AA] +2 Ca →2 T iA 
P、+2 CaA j2 z  ・”(4)等の副反応
が生じる可能性もある。第1図のCaAf合金の状態図
によれば本工程の反応温度ではCa−−Al合金の一部
は液体状態にもなりうる。
[2Ti・6Afl +Ca →2 A 422
T i + CaAl z −(3) or depending on the excess amount [2Ti ・6AA] +2 Ca →2 T iA
There is a possibility that side reactions such as It can also be a condition.

化合物Ca−Al.zあるいは液体Ca−A42合金は
後述の湿式1程で除去することが可能であるが、同時に
副生じたA l 2 T iやTiAl等の金属間化合
物は除去が困難であり、本性によるA A 3T i粉
末の単相合成に関しては上記の副反応は望ましいもので
はない。従って酸化物混合体のTi/Af!−のモル比
を厳密に1/3に設定し、還元に必要な当量のCaだけ
を上記(1)、 (2)の反応に用いるのが、物質収支
上、最も望ましい。
Compound Ca-Al. z or liquid Ca-A42 alloy can be removed by wet process step 1 described below, but at the same time it is difficult to remove intermetallic compounds such as Al 2 Ti and TiAl that are produced as by-products. For single-phase synthesis of 3T i powders, the side reactions mentioned above are undesirable. Therefore, the oxide mixture Ti/Af! It is most desirable in terms of material balance to strictly set the molar ratio of - to 1/3 and use only the equivalent amount of Ca required for reduction in the reactions (1) and (2) above.

以上説明した反応はCaの蒸気を利用したものである。The reaction described above utilizes Ca vapor.

本発明による化学反応は、Caの気体状態を用いずに、
固体状態あるいは液体状態を用いてもよい。またCaと
同様の還元作用を持つCaH2を使用してもよい。Ca
Hzを還元剤として用いた場合の、化学反応式を以下に
示す。
The chemical reaction according to the present invention does not use the gaseous state of Ca, but
A solid state or a liquid state may be used. Alternatively, CaH2, which has a reducing effect similar to Ca, may be used. Ca
The chemical reaction formula when Hz is used as a reducing agent is shown below.

2 Ti0z+ 3 A 1zOy  +13CaHz
  −[2Ti ・6 A l)  +13CaO+1
3H2−(5)[2Ti・ 6Afl  I2 A A
 x T i      ・・・(6)Ca HzO熱
分解によって発生する水素ガス(H2)は熱力学理論上
、Aff203の還元にはまったく寄与し得ないが、T
iO□の還元には一部寄与し得る。しかしながらH2の
みでは、理論的に反応が進行したとしても、TiO□は
Ti2O3までしか還元されず、金属状態のチタンを得
ることはできない。また、Ca Hzの一部は還元温度
で熱分解して金属カルシウムとなり還元作用を示す。こ
れら二点を考慮して、上記の反応式(5)、 (6)%
式% 以上の考え方に基づく合成反応の実施例を以下に示す。
2 Ti0z+ 3 A 1zOy +13CaHz
−[2Ti ・6 A l) +13CaO+1
3H2-(5)[2Ti・6Afl I2 A A
x T i ... (6) Hydrogen gas (H2) generated by Ca HzO thermal decomposition cannot contribute to the reduction of Aff203 at all in thermodynamic theory, but T
It may partially contribute to the reduction of iO□. However, with only H2, even if the reaction proceeds theoretically, TiO□ is reduced only to Ti2O3, and titanium in a metallic state cannot be obtained. Further, a part of Ca Hz is thermally decomposed at the reduction temperature to become metallic calcium and exhibits a reducing action. Considering these two points, the above reaction formula (5), (6)%
Formula % Examples of synthetic reactions based on the above concept are shown below.

還元反応を完全に実施させるためには、還元剤と酸化物
混合体を内蔵する反応容器の密閉性を高めることが必要
、かつ重要であり、特に留意する必要がある。
In order to carry out the reduction reaction completely, it is necessary and important to improve the airtightness of the reaction vessel containing the reducing agent and oxide mixture, and special attention must be paid to this.

密閉するためには空気を排気した後、ステンレス容器を
溶接等の接合の方法によって外気と遮断する方法が一般
的であり、本発明に対してもこの方法を用いることがで
きる。しかしながら、この方法では還元反応終了後に容
器内部の試料等を取り出すためには容器を破壊しなけれ
ばならない。
In order to seal the container, it is common to exhaust the air and then isolate the stainless steel container from the outside air by joining such as welding, and this method can also be used for the present invention. However, in this method, the container must be destroyed in order to take out the sample inside the container after the reduction reaction is completed.

したがって、ステンレス容器の再利用を目的として、本
発明では、先述の特願平1−235766号で記載した
反応装置を使用することができる。
Therefore, for the purpose of reusing stainless steel containers, the reaction apparatus described in the above-mentioned Japanese Patent Application No. 1-235766 can be used in the present invention.

酸化物混合体約3.0gをモリブデン製の受皿に乗せ、
Caは酸化物と直接接触させないよう隔離してステンレ
ス製の容器内に設置した。ステンレス製の容器内の大気
をアルゴンガスで置換後加熱し、容器を750℃〜12
00℃の温度範囲で、1時間ないし72時間程度保持し
た後冷却した。
Place about 3.0 g of the oxide mixture on a molybdenum saucer,
Ca was isolated and placed in a stainless steel container so as not to come into direct contact with oxides. After replacing the atmosphere inside the stainless steel container with argon gas, heat the container to 750°C to 12°C.
The temperature was maintained at 00° C. for about 1 to 72 hours, and then cooled.

上記の化学反応(還元反応)の結果得られた粉末は、粉
末X線回折測定の結果、次のような物質からなっていた
。還元剤としてカルシウムを用いた場合、酸化カルシウ
ム(Cab) 、Ca−Affi合金、金属間化合物A
 13Ti 、および未反応のカルシウムであった。ま
た還元剤として水素化カルシウム(Ca Hz )を用
いた場合、CaO,Ca−−Al合金、AlzTi 、
および未反応のCaH2とそれが熱分解した金属カルシ
ウムであった。
As a result of powder X-ray diffraction measurement, the powder obtained as a result of the above chemical reaction (reduction reaction) was found to be composed of the following substances. When calcium is used as a reducing agent, calcium oxide (Cab), Ca-Affi alloy, intermetallic compound A
13Ti, and unreacted calcium. In addition, when calcium hydride (Ca Hz) is used as a reducing agent, CaO, Ca--Al alloy, AlzTi,
and unreacted CaH2 and thermally decomposed metallic calcium.

したがって、上記の化学反応(還元反応)によって得ら
れた粉末から金属間化合物A I23 T iのみを取
り出す精製のために湿式分離を行なった。
Therefore, wet separation was performed in order to extract only the intermetallic compound A I23 Ti from the powder obtained by the above chemical reaction (reduction reaction).

酸性水溶液に得られた粉末を投入し、Cab、Ca−A
f金合金金属カルシウムおよびCaHzを溶解分離し、
化合物粉末に精製し回収した。
The obtained powder was added to an acidic aqueous solution, and Cab, Ca-A
f Dissolving and separating gold alloy metal calcium and CaHz,
The compound was purified into powder and collected.

ここで精製のための湿式分離試薬として、金属カルシウ
ム、または水素化カルシウム(CaH2)、および酸化
カルシウム(Cab)の分離には、工業的には第1段階
の処理として水の使用が有効である。しかしながら、水
のみでは完全な除去精製が不可能であるために、第1段
階の処理として、水で大まかな湿式分離を行った後、さ
らに第2段階の処理として以上に説明したように残留す
る不純物を除去する必要がある。このためには鉱酸の他
、酢酸やシュウ酸等の有機酸も使用が可能である。Ca
Oの分離には上記の酸性水溶液の他に塩化アンモニウム
水溶液、アンモニウム塩水溶液やショ糖水溶液等の使用
が可能である。普通、鉱酸例えば塩酸の希薄水溶液は入
手し易く安価であるため経済上好ましい。
Here, as a wet separation reagent for purification, it is industrially effective to use water as a first-stage treatment to separate calcium metal, calcium hydride (CaH2), and calcium oxide (Cab). . However, since complete removal and purification is not possible with water alone, after rough wet separation with water is performed as the first stage treatment, the remaining residue is further removed as explained above as the second stage treatment. It is necessary to remove impurities. For this purpose, in addition to mineral acids, organic acids such as acetic acid and oxalic acid can also be used. Ca
In addition to the above-mentioned acidic aqueous solution, an ammonium chloride aqueous solution, an ammonium salt aqueous solution, a sucrose aqueous solution, etc. can be used to separate O. Generally, dilute aqueous solutions of mineral acids, such as hydrochloric acid, are economically preferred because they are readily available and inexpensive.

また、精製のための湿式分離にあたり、水溶液に機械的
な撹拌ないしは超音波振動を加え、さらに約60℃(3
33K)に加熱すると、精製が効果的に行われ湿式分離
時間を短縮できるほか、不純物の混入も低減される。精
製用の水溶液に不活性ガス例えばアルゴンガスを吹き込
むと水溶液中の溶存酸素量が低減され、金属間化合物A
 423 T i粉末に付着する酸素が減少し、より高
純度な化合物を得ることができる。湿式分離中に水溶液
にガスを吹き込むと水溶液が撹拌されるために精製が効
率よく行われるのが好ましい。
In addition, during wet separation for purification, mechanical stirring or ultrasonic vibration is applied to the aqueous solution, and further
Heating to 33 K) effectively performs purification, shortens wet separation time, and reduces contamination with impurities. When an inert gas such as argon gas is blown into the aqueous solution for purification, the amount of dissolved oxygen in the aqueous solution is reduced and the intermetallic compound A
Oxygen adhering to the 423 Ti powder is reduced, and a higher purity compound can be obtained. It is preferable that when a gas is blown into the aqueous solution during wet separation, the aqueous solution is stirred and purification can be carried out efficiently.

以上の製造方法の概念にしたがって、酸化物混合体のT
i/Afのモル比を25/75 (−1I3 )にし、
水素化カルシウムにより還元合成反応を生しさせ、湿式
分M試薬として酢酸水溶液を用いて精製した粉体に対し
、粉末X線回折測定を行った結果を第1表に示した。第
1表は水素化カルシウム(CaHz )によって、Ti
/Alのモル比が25/75である酸化物混合体を還元
し、得られた粉末を酢酸水溶液で洗浄した試料の粉末X
線回折測定結果で試料中に含まれる物質名を列記してあ
る。
According to the concept of the above manufacturing method, T of the oxide mixture
The molar ratio of i/Af is set to 25/75 (-1I3),
Table 1 shows the results of powder X-ray diffraction measurements performed on powders that were purified by causing a reductive synthesis reaction with calcium hydride and using an acetic acid aqueous solution as a wet fraction M reagent. Table 1 shows that Ti is produced by calcium hydride (CaHz).
Sample powder
The names of substances contained in the sample are listed in the results of line diffraction measurements.

出発原料の酸化物はすべて金属状態にまで還元され、第
1表に示したように金属間化合物A l 、 T iが
合成されていた。
All of the starting oxides were reduced to a metallic state, and intermetallic compounds A l and T i were synthesized as shown in Table 1.

しかし、Ti−Al系に存在する他の金属間化合物であ
るA I Z T iあるいはTiA42が共存し、こ
れ等の不純物は湿式処理によって取り除けなかった。ま
た、洗浄が不充分であったときにはわずかな量ではあっ
たが、CaAl□の存在が認められた。第1表に示した
ように還元合成反応の温度、時間を変えても上記の傾向
は変わらず、不純物の混入が生じた。
However, other intermetallic compounds existing in the Ti-Al system, such as A I Z Ti or TiA42, coexisted, and these impurities could not be removed by wet treatment. Furthermore, when washing was insufficient, the presence of CaAl□ was observed, although the amount was small. As shown in Table 1, even if the temperature and time of the reduction synthesis reaction were changed, the above-mentioned tendency did not change, and impurities were mixed in.

上記で述べた不純物の混入の原因について、以下に述べ
る。
The causes of the above-mentioned impurity contamination will be described below.

以上の製造方法による場合、還元合成反応の際、わずか
でも還元剤が反応容器より漏れると金属間化合物A !
!、3 T i以外に酸化アルミニウムや、酸化チタン
(TiO)等の不純物が混入した。したがって、出発試
料の還元に必要な等量の還元剤の量に加え、通常若干量
の余分の還元剤を反応容器内の脱酸素剤として使用した
。また、反応容器のシール剤としてカルシウムを使用す
ると、これも還元には余分の還元剤となる。還元剤が反
応容器から漏洩する量を正確に見積もり、それに相当の
還元剤を余分に挿入しておくことが望ましいが、その漏
洩量の評価は困難である場合が多い。
In the case of the above production method, if even a small amount of reducing agent leaks from the reaction vessel during the reduction synthesis reaction, intermetallic compound A!
! , 3 Ti, and other impurities such as aluminum oxide and titanium oxide (TiO) were mixed. Therefore, in addition to the equivalent amount of reducing agent needed to reduce the starting sample, some extra amount of reducing agent was usually used as an oxygen scavenger in the reaction vessel. Furthermore, when calcium is used as a sealant for the reaction vessel, it also becomes an extra reducing agent for reduction. Although it is desirable to accurately estimate the amount of reducing agent leaking from the reaction vessel and inserting an equivalent amount of extra reducing agent, it is often difficult to evaluate the leaking amount.

反応容器内にカルシウムが過剰に存在し、出発原料のT
 i / A lのモル比が1/3の場合、−旦合成さ
れたA 123 T sに過剰のカルシウムが作用し、 2 AfzTi  +Ca  →2 AlzTi  +
CaAlz・・・・・・ (7) Al+Ti +Ca −+TiAf+CaAnz −(
8)なる反応が生じるためである。A I23 T i
に混入したAlzTi 9TiA42は湿式1程では除
去が困難であり、本性によって製造したA l 3T 
iの特質を劣化させる。
Excess calcium is present in the reaction vessel, and the starting material T
When the molar ratio of i / Al is 1/3, excess calcium acts on the first synthesized A 123 T s, and 2 AfzTi + Ca → 2 AlzTi +
CaAlz・・・・・・ (7) Al+Ti +Ca −+TiAf+CaAnz −(
8) This is because the following reaction occurs. A I23 T i
It is difficult to remove the AlzTi 9TiA42 mixed in with the wet method, and the AlzTi 9TiA42 mixed in the
degrade the characteristics of i.

上記で述べた副反応によるA l z T iやTiA
j!の混入を防止するため、次の方法をとる。すなわち
、出発原料のT i / A lのモル比を1/3より
も小さくし、本製造方法に使用するカルシウム成分量を
次式によって定める。
Al z Ti and TiA due to the side reactions mentioned above
j! To prevent contamination, take the following measures. That is, the molar ratio of T i /A l of the starting materials is made smaller than 1/3, and the amount of calcium component used in this production method is determined by the following formula.

出発酸化物混合体中に含まれる金属アルミニウム原子の
モル数をA、出発酸化物混合体中に含まれる金属チタン
原子のモル数をB、反応容器中の還元剤として作用し得
る金属カルシウム原子のモル数をCとする。
A is the number of moles of metallic aluminum atoms contained in the starting oxide mixture, B is the number of moles of metallic titanium atoms contained in the starting oxide mixture, and is the number of moles of metallic calcium atoms that can act as a reducing agent in the reaction vessel. Let C be the number of moles.

A≧3B        ・・・・・・・・・ (9)
C上3/2A+2B  ・・・・・・・・・ 00)C
≦2A+1/2B  ・・・・・・・・・ 01)(9
)〜(IIJ弐を同時に満足するよう、還元剤およびシ
ール剤中に含まれる金属カルシウム量を調節すると、A
f3TiよりもTi含有量の多いAjl!zTiやTi
−Al等の金属間化合物が、不純物として本性で得られ
るA l ! T i中に含有されることはない。なお
、上式のうち(9)式は Ti とAfの比を1/3よ
りも小さくするための条件であり、00)式はT i 
O2およびAf20.をそれぞれ金属チタン、金属アル
ミニウムに還 元するための条件であり、01)式は合
成された A l :l T iに必要なアルミニウム
原子以外のアルミニウムが、金属アルミニウムまたは化
合物CaAlzとして存在するに必要な条件である。
A≧3B ・・・・・・・・・ (9)
C top 3/2A+2B ・・・・・・・・・ 00)C
≦2A+1/2B ・・・・・・・・・ 01)(9
) ~ (IIJ2) If the amount of metallic calcium contained in the reducing agent and sealing agent is adjusted, A
Ajl has more Ti content than f3Ti! zTi or Ti
-A l where intermetallic compounds such as Al are obtained in nature as impurities! It is not contained in Ti. Note that among the above equations, equation (9) is a condition for making the ratio of Ti and Af smaller than 1/3, and equation 00) is a condition for making the ratio of Ti and Af smaller than 1/3.
O2 and Af20. Formula 01) is the condition for reducing aluminum to metallic titanium and metallic aluminum, respectively, and the formula 01) is necessary for aluminum other than the aluminum atoms necessary for the synthesized A l :l Ti to exist as metallic aluminum or compound CaAlz. These are the conditions.

上記の三つの制約条件を満足するよう製造条件を制御す
ることは、簡便であり実用性が高い。
Controlling manufacturing conditions so as to satisfy the above three constraints is simple and highly practical.

酸化物混合体のTi/Afのモル比を理論量である25
/75 (= 1 /3 )にし、還元合成反応の際、
還元剤が反応容器より全くもれないようにする条件は、
(9)弐と00式における等号を同時に成立させること
に相当し、この条件は第(4)項で述べたように実用上
困難である。
The Ti/Af molar ratio of the oxide mixture is the theoretical amount of 25
/75 (= 1 /3), and during the reduction synthesis reaction,
The conditions to ensure that no reducing agent leaks from the reaction vessel are as follows:
(9) This corresponds to simultaneously establishing the equal sign in formula 2 and 00, and this condition is difficult in practice as described in section (4).

上記の三つの制約条件の妥当性を検討するため、行った
実験結果を第2表に示した。
Table 2 shows the results of experiments conducted to examine the validity of the above three constraint conditions.

第2表は水素化カルシウム(CaHz )によって、酸
化物混合体を1000℃(1273K)で10.8ks
還元し、得られた粉末を酢酸水溶液で洗浄した試料の粉
末X線回折測定結果で試料中に含まれる物質名を列記し
てある。
Table 2 shows that the oxide mixture was treated with calcium hydride (CaHz) at 1000°C (1273K) for 10.8ks.
The names of substances contained in the sample are listed based on the powder X-ray diffraction measurement results of the sample obtained by reducing and washing the obtained powder with an acetic acid aqueous solution.

第2表は、酸化物混合体を水素化カルシウムで還元し、
酢酸水溶液で洗浄した粉体に対し、粉末X線回折測定を
行った結果を示したものである。
Table 2 shows that the oxide mixture is reduced with calcium hydride,
This figure shows the results of powder X-ray diffraction measurements performed on powder washed with an aqueous acetic acid solution.

第2表に示したすべての試料は00)式の不等号を満足
するよう、還元に必要な当量のカルシウム成分に加え過
剰量の水素化カルシウムを使用した。
For all the samples shown in Table 2, an excess amount of calcium hydride was used in addition to an equivalent amount of calcium component necessary for reduction so as to satisfy the inequality of equation 00).

00式の制限を越えて還元剤を増量した場合、あるいは
(9)式の制限を越えて酸化物混合体中のチタン原子の
量を増やした場合は、第2表に示すようにA R,z 
T iまたはTiAfがA l 3 T iに混じった
粉末が得られた。特に反応時間を長くした場合は、不純
物の量が増加する傾向が認められた。
If the amount of the reducing agent is increased beyond the limit of formula 00, or if the amount of titanium atoms in the oxide mixture is increased beyond the limit of formula (9), A R, as shown in Table 2. z
A powder in which Ti or TiAf was mixed with Al 3 Ti was obtained. In particular, when the reaction time was increased, the amount of impurities tended to increase.

三つの制約条件を全て満足するように酸化物混合体の組
成・量と還元剤の量を調整し、本発明による還元合成反
応を作動させた一例は、酸化物混合体中のT i / 
A lのモル比を15/85とし、Ca Hzを還元剤
として使用し、1000℃(1273K)でl008k
s反応させた場合である。
An example of operating the reductive synthesis reaction according to the present invention by adjusting the composition and amount of the oxide mixture and the amount of the reducing agent so as to satisfy all three constraint conditions is that T i /
The molar ratio of Al was 15/85, Ca Hz was used as a reducing agent, and 1008k was produced at 1000°C (1273K).
This is the case of s reaction.

この試料について粉末X線回折測定を行った結果を第3
図(a)に示した。第3図(b)には報告されている金
属間化合物A l 3T iの参照図形を示してある。
The results of powder X-ray diffraction measurements on this sample are shown in the third
It is shown in Figure (a). FIG. 3(b) shows a reference pattern of the reported intermetallic compound A 1 3T i.

第3図(a)から本発明の製造方法で作製された粉末の
測定結果は参照図形のみで説明できる。したがって、本
試料は不純物の混入のない金属間化合物A j23T 
i単体からなっていることがわかる。この金属間化合物
A 1 :l T i粉末の走査型電子顕微鏡観察結果
を第4図に示した。
From FIG. 3(a), the measurement results of the powder produced by the production method of the present invention can be explained only by reference figures. Therefore, this sample is an intermetallic compound A j23T without any impurities.
It can be seen that it consists of a single i. The results of scanning electron microscope observation of this intermetallic compound A 1 :l Ti powder are shown in FIG.

数ミクロンないし十数ミクロン程度の丸みを帯びた粉末
状で、粒子の一部分でほかの粒子と接触している。
It is a rounded powder with a size of several microns to over ten microns, and some of the particles are in contact with other particles.

二11月」斐 以上に説明した工程全体の概略を第5図にまとめて示し
た。これを工程順に説明すると次の通りである。
Figure 5 summarizes the entire process explained above. This process will be explained in the order of steps as follows.

第1工程 酸化物粉末の均質混合 二酸化チタン(T i Oz )と酸化アルミニウム(
AlzO3)を出発原料にする。これ等をするように秤
量し、乳鉢あるいはボールミル等で充分混合し、均質な
酸化物混合体を得る。この工程は第5図に示した工程以
外に、本発明者の一部が別に特許を申請している’Ti
3Afの製造方法」(特願平1−235766号)に記
載の酸化物粉末の均質混合工程を使用することができる
。いずれにおいても、酸化物混合体中におけるアルミニ
ウム原子のモル数をA、チタン原子のモル数をBとする
とA≧3Bの関係を満たすように組成を調整する。
First step Homogeneous mixture of oxide powders Titanium dioxide (T i Oz ) and aluminum oxide (
AlzO3) is used as the starting material. These are weighed and thoroughly mixed in a mortar or ball mill to obtain a homogeneous oxide mixture. In addition to the process shown in Figure 5, this process involves 'Ti
The oxide powder homogeneous mixing process described in ``Method for Producing 3Af'' (Japanese Patent Application No. 1-235766) can be used. In either case, the composition is adjusted so that the relationship A≧3B is satisfied, where A is the number of moles of aluminum atoms in the oxide mixture, and B is the number of moles of titanium atoms in the oxide mixture.

第2工程 還 元 酸化物混合体をカルシウムまたは水素化カルシウムで還
元し、還元粉末を得る工程である。還元剤中の有効成分
である金属カルシウムのモル数をCとすると、Cは(3
/2)A+2Bより大きくないと還元反応が完結せず、
Cが2A+ (1/2)Bより小さくないとA I!、
 z T iやT i A 1等のAI!、3Tiに対
しては不純物となる化合物が副生成する。還元合成反応
の温度は、還元剤が実用上充分な反応速度で作用し得る
750℃〜I200℃の温度範囲である。
2nd step This is a step in which the reduced oxide mixture is reduced with calcium or calcium hydride to obtain reduced powder. If the number of moles of metallic calcium, which is an active ingredient in the reducing agent, is C, then C is (3
/2) The reduction reaction will not be completed unless it is larger than A + 2B,
If C is not smaller than 2A+(1/2)B then A I! ,
AI such as z T i and T i A 1! , 3Ti, a compound serving as an impurity is produced as a by-product. The temperature of the reduction synthesis reaction is in the range of 750° C. to 1200° C. at which the reducing agent can act at a practically sufficient reaction rate.

第3工程 精 製 還元粉末を水、塩化アンモニウム水溶液、または希塩酸
等の酸性水溶液で洗浄し、酸化カルシウム、Ca−−A
l合金および未反応のカルシウム、水素化カルシウムを
溶解分離し、精製した高純度の金属間化合物A 13 
T iの粉末を得る工程である。
3rd step: Wash the purified reduced powder with water, an aqueous ammonium chloride solution, or an acidic aqueous solution such as diluted hydrochloric acid.
High purity intermetallic compound A purified by dissolving and separating l-alloy, unreacted calcium, and calcium hydride 13
This is a process of obtaining powder of T i.

(発明の効果) 本発明による金属間化合物A E 3 T iを組み込
んだ各種製品は軽量で優れた耐熱性、耐食性、高い機械
強度を有しており製品価格が安い。金属間化合物A l
 3 T iを組み込んだ各種製品、例えば航空機や宇
宙船関連機器や深海艇等の海洋関連機器や磁気浮上列車
等の交通関連機器等を構成する機械構造製品、ジェット
エンジンや自動車用エンジンや発電機用タービン等に使
われるタービンフレード等高温利用動力発生装置等に使
用され、本発明はこれ等を安価に提供できる工業上天な
る利益がある。
(Effects of the Invention) Various products incorporating the intermetallic compound A E 3 Ti according to the present invention are lightweight, have excellent heat resistance, corrosion resistance, and high mechanical strength, and are inexpensive. Intermetallic compound A l
3 Various products incorporating Ti, such as mechanical structural products that make up aircraft and spacecraft-related equipment, marine-related equipment such as deep-sea vessels, and transportation-related equipment such as magnetic levitation trains, jet engines, automobile engines, and generators. The invention is used in high-temperature power generation devices such as turbine blades used in industrial turbines, etc., and the present invention has the industrial advantage of being able to provide these at low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はチタンとアルミニウムの合金状態図、第2図は
従来の金属間化合物Af!3Tiの製造工程の模式図、 第3図は水素化カルシウム(CaH2)によって100
0℃(1273K)で10.8ksの時間還元した粉末
を酢酸水溶液で洗浄し、不純物を除去した試料に対する
粉末X線回折測定結果(a)と金属間化合物A I!、
3 T iの参照図形(b)で、酸化物混合体中のTi
/Afのモル比は15/85であり、測定に用いたX線
は銅のにα、線で、(b)はJCPDSカード番号37
−1449により計算したものを表した図、 第4図は水素化カルシウム(CaHz )によって10
00℃(1273K)でio、8ksの時間還元した粉
末を酢酸水溶液で洗浄し、酸化物混合体中のT i /
 A lのモル比が15/85である不純物を除去した
金属間化合物A 1. ffT iの走査型電子顕微鏡
写真、 第5図は本発明の製造方法を示した概略図である。 ■・・・金属間化合物T i A lが存在する範囲2
・・・金属間化合物AlsTiが存在する範囲3・・・
合金液体が存在する範囲 4・・・金属間化合物T i :+ A、 12が存在
する範囲5・・・β Ti が存在する範囲 6・・・α−Ti が存在する範囲
Figure 1 is an alloy phase diagram of titanium and aluminum, and Figure 2 is a conventional intermetallic compound Af! A schematic diagram of the manufacturing process of 3Ti.
Powder X-ray diffraction measurement results (a) and intermetallic compound A I! of a sample obtained by washing the powder reduced with an acetic acid aqueous solution for 10.8 ks at 0°C (1273K) to remove impurities. ,
3 In the reference diagram (b) for Ti, Ti in the oxide mixture
The molar ratio of /Af is 15/85, and the X-ray used for the measurement is the α line of copper, and (b) is JCPDS card number 37.
-1449, Figure 4 shows the calculation of 10% by calcium hydride (CaHz).
The powder reduced at 00°C (1273K) for io, 8ks was washed with an acetic acid aqueous solution to reduce T i / in the oxide mixture.
Intermetallic compound A from which impurities have been removed, the molar ratio of Al being 15/85 1. A scanning electron micrograph of ffTi, FIG. 5 is a schematic diagram showing the manufacturing method of the present invention. ■...Range 2 where intermetallic compound T i A l exists
...Range 3 where intermetallic compound AlsTi exists...
Range where alloy liquid exists 4... Range where intermetallic compound T i :+A, 12 exists 5... Range where β Ti exists 6... Range where α-Ti exists

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、酸化物である二酸化チタン(TiO_2)と酸化ア
ルミニウム(Al_2O_3)を、TiとAlの組成が
金属間化合物Al_3Tiの組成になるか、それよりも
アルミニウムが多い組成になるように配合し混合した酸
化物混合体を、チタンとアルミニウムの原子を可能な限
り微粉細して均一に混合する第1工程と、 この酸化物混合体に750〜1200℃の温度範囲の高
温下でカルシウム(Ca)または水素化カルシウム(C
aH_2)を作用させて還元する第2工程と、 合成された金属間化合物Al_3Tiから、副成するC
aOおよびCaAl_2またはCa−Al合金を、水、
または酸性水溶液、塩化アンモニウム水溶液より選ばれ
た何れかの溶剤で溶解除去し、金属間化合物Al_3T
iのみを純粋に取り出す第3工程とより成ることを特徴
とする金属間化合物Al_3Tiの製造方法。
[Claims] 1. Titanium dioxide (TiO_2) and aluminum oxide (Al_2O_3), which are oxides, are mixed so that the composition of Ti and Al becomes the composition of the intermetallic compound Al_3Ti, or the composition contains more aluminum than that. The first step is to uniformly mix titanium and aluminum atoms into as fine a powder as possible in the oxide mixture blended and mixed in the following manner; Calcium (Ca) or calcium hydride (C
aH_2) to reduce the amount of carbon by-formed from the synthesized intermetallic compound Al_3Ti.
aO and CaAl_2 or Ca-Al alloy with water,
Alternatively, the intermetallic compound Al_3T can be dissolved and removed with any solvent selected from acidic aqueous solution and ammonium chloride aqueous solution.
A method for producing an intermetallic compound Al_3Ti, comprising a third step of purely extracting only i.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010095770A (en) * 2008-10-17 2010-04-30 Hitachi Metals Ltd Ti-Al-BASED ALLOY TARGET AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME
WO2016035824A1 (en) * 2014-09-04 2016-03-10 株式会社神戸製鋼所 METHOD FOR DEOXIDIZING Ti-Al ALLOY
JP2016135907A (en) * 2014-09-04 2016-07-28 株式会社神戸製鋼所 DEOXIDATION METHOD OF Ti-Al-BASED ALLOY
CN109797318A (en) * 2019-04-01 2019-05-24 重庆大学 It is a kind of to prepare Al3The method of Ti enhancing alumina-base material

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010095770A (en) * 2008-10-17 2010-04-30 Hitachi Metals Ltd Ti-Al-BASED ALLOY TARGET AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME
WO2016035824A1 (en) * 2014-09-04 2016-03-10 株式会社神戸製鋼所 METHOD FOR DEOXIDIZING Ti-Al ALLOY
JP2016135907A (en) * 2014-09-04 2016-07-28 株式会社神戸製鋼所 DEOXIDATION METHOD OF Ti-Al-BASED ALLOY
CN106661670A (en) * 2014-09-04 2017-05-10 株式会社神户制钢所 Method for deoxidizing ti-al alloy
CN109797318A (en) * 2019-04-01 2019-05-24 重庆大学 It is a kind of to prepare Al3The method of Ti enhancing alumina-base material

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