JPH0426736A - 複合材料およびその製造方法 - Google Patents
複合材料およびその製造方法Info
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- JPH0426736A JPH0426736A JP12883190A JP12883190A JPH0426736A JP H0426736 A JPH0426736 A JP H0426736A JP 12883190 A JP12883190 A JP 12883190A JP 12883190 A JP12883190 A JP 12883190A JP H0426736 A JPH0426736 A JP H0426736A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
（産業上の利用分野）
本発明は、耐摩耗性、耐酸化性に優れた複合材料および
その製造方法に係わり、とくに軽量であって比強度が高
くしかも耐摩耗性および＃酸化性に優れていてこれらの
うちの一方または両方において優れていることが要求さ
れる部材（製品２部品、素材）として好適に利用される
軽量の複合材料およびその製造方法に関するものである
。 （従来の技術） 近年、エンジンの構成部品であるエンジンバルブ、ピス
トン、ロッカーアームなどの往復運動部品や、ターボチ
ャージャロータ、タービンブレードなどの回転運動部品
に対する高性能化（高応答性、高出力化）が−段と求め
られており、とくに自動車の燃費向」二のために燃焼効
率を高めうるようにすることから燃焼温度がさらに上昇
する傾向にあり、従来の耐熱鋼やＮｉ基耐熱合金などの
ごとく比重の大きい素材を用いた場合には、慣性力が大
きくなりかつまた応答遅れが大きくなって高応答性なら
びに高出力化の要求にこたえることができなくなってい
る。 したがって、使用材料の比強度を向上させることが望ま
れており、Ｔ ｉ Ａ ｎ系合金は軽量な耐熱・耐酸化
材料として注目されるようになっている。 このＴ ｉ Ａ ５１系合金は、比重がセラミックス並
みであって軽量であり、比強度ではＮｉ基耐熱合金に勝
るという優れた特長を有している。 （発明が解決しようとする課題） しかしながら、このようなＴ ｉ Ａ ｌ系合金では、
７００°Ｃ以上での耐酸化性に劣る傾向にあり、Ｓｉや
Ｎｂ等の添加によって耐酸化性を向上させる試みもなさ
れている（特開昭６３１１１１５２号公報等）が、十分
満足のいくものとはなっておらず、９００℃を超える部
材への適用には至っていないと共に、摺動部品である場
合に耐摩耗性が十分でないという課題があった。 （発明の目的） 本発明は、このような従来の課題にかんがみてなされた
ものであって、軽量であって比強度が大でありしかも耐
摩耗性、耐熱性に優れていて、耐摩耗性や耐熱性、さら
には耐摩耗性および耐熱性の両方に優れていることが要
求される部材として好適に利用される複合材料を提供す
ることを目的としている。
その製造方法に係わり、とくに軽量であって比強度が高
くしかも耐摩耗性および＃酸化性に優れていてこれらの
うちの一方または両方において優れていることが要求さ
れる部材（製品２部品、素材）として好適に利用される
軽量の複合材料およびその製造方法に関するものである
。 （従来の技術） 近年、エンジンの構成部品であるエンジンバルブ、ピス
トン、ロッカーアームなどの往復運動部品や、ターボチ
ャージャロータ、タービンブレードなどの回転運動部品
に対する高性能化（高応答性、高出力化）が−段と求め
られており、とくに自動車の燃費向」二のために燃焼効
率を高めうるようにすることから燃焼温度がさらに上昇
する傾向にあり、従来の耐熱鋼やＮｉ基耐熱合金などの
ごとく比重の大きい素材を用いた場合には、慣性力が大
きくなりかつまた応答遅れが大きくなって高応答性なら
びに高出力化の要求にこたえることができなくなってい
る。 したがって、使用材料の比強度を向上させることが望ま
れており、Ｔ ｉ Ａ ｎ系合金は軽量な耐熱・耐酸化
材料として注目されるようになっている。 このＴ ｉ Ａ ５１系合金は、比重がセラミックス並
みであって軽量であり、比強度ではＮｉ基耐熱合金に勝
るという優れた特長を有している。 （発明が解決しようとする課題） しかしながら、このようなＴ ｉ Ａ ｌ系合金では、
７００°Ｃ以上での耐酸化性に劣る傾向にあり、Ｓｉや
Ｎｂ等の添加によって耐酸化性を向上させる試みもなさ
れている（特開昭６３１１１１５２号公報等）が、十分
満足のいくものとはなっておらず、９００℃を超える部
材への適用には至っていないと共に、摺動部品である場
合に耐摩耗性が十分でないという課題があった。 （発明の目的） 本発明は、このような従来の課題にかんがみてなされた
ものであって、軽量であって比強度が大でありしかも耐
摩耗性、耐熱性に優れていて、耐摩耗性や耐熱性、さら
には耐摩耗性および耐熱性の両方に優れていることが要
求される部材として好適に利用される複合材料を提供す
ることを目的としている。
（課題を解決するための手段）
本発明に係わる複合材料は、Ｔ ｉ Ａ ｌ系合金に、
Ｃｒ：５〜２５重量％、ＳＩ：２〜７重量％、Ｂ：１〜
５重量％、Ｃ： ｏ、１重量％以下で残部実質的にＮｉ
からなる被覆合金を被覆してなる構成としたことを特徴
としており、実施態様においては、前記被覆合金が、Ｃ
ｒ：１０〜２０重量％、Ｓｉ：３〜５重量％、Ｂ：２．
５〜４．５重量％、Ｃ：０．１重量％以下で残部実質的
にＮｉからなる構成とし、必要に応じて被覆合金中にＦ
ｅ：６重量％以下、ＡＭ：５重量％以下のうちの１種ま
たは２種が含まれる構成としたことを特徴としており、
本発明に係わる複合材料の製造方法は、Ｔ’ ｉ Ａ
ｌ系合金の一部ないしは全部に前記被覆合金の粉末を設
けたのち、１０００°Ｃ以上の温度に加熱する構成とし
、あるいは前記ＴｉＡＪｊ系合金の一部ないしは全部に
前記被覆合金の粉末を設けたのち、１０００°Ｃ以上の
温度に加熱すると共に大気圧以上の圧力を加える構成と
したことを特徴としており、上記した複合材料およびそ
の製造方法の構成を前述した従来の課題を解決するため
の手段としている。 本発明に係わる複合材料は、ＴｉＡ文系合金にＮｉ基合
金を被覆してなるものであるが、この場合のＴｉＡＪＪ
系合金としては、例えば。 ＴｉＡｌ、Ｔｉ５Ａ１を主成分とする材料が適用され、
より具体例として、Ａｌ：３０〜４２重景％と重量部Ｔ
ｉからなるものが用いられる。また、Ｔ ｉ Ａ ｌ系
合金の強度や延性を向上させるために、Ｎｉ（例えば０
．０５〜３．０重量％）、Ｓｉ（例えば０．０５〜３．
０重量％）、Ｍｎ（例えば０．０３〜３．０重量％）、
Ｂ（例えば０．００５〜０．５重量％）や、そのほかＣ
ｒ。 Ｎ ｂ 、 Ｔ ａ 、 Ｗ 、 Ｍ ｏ 、 Ｃ、Ｆ
ｅなどを添加したものも適用される。 そして、この場合のＴ ｉ Ａ ＩＬ系合金は、鋳造。 鍛造、粉末焼結等のいずれの手法によって製造されたも
のでもよく、ＴｉＡｌ系合金の製造手段についてはとく
に限定されない。 また、被覆合金は、Ｃｒ：５〜２５重量％、Ｓｉ：２〜
７重量％、Ｂ：１〜５重量％、Ｃ：０．１重量％以下、
必要に応じてＦｅ：６重量％以下、Ａｎ ： ５重量％
以下、残部実質的にＮｉからなるものが用いられるが、
このような成分組成とした限定理由について説明する。 Ｃｒは複合材料の耐酸化性を確保するために５重量％以
上含有していることが必要であるが、多すぎると脆化傾
向が大となるので２５重量％以下とすることが必要であ
り、より望ましくは１０〜２０重量％の範囲とするのが
よい。 Ｓｔは複合材料の耐酸化性を向上させると共に、融点を
低下させるのに有効であるので、２重量％以上含有して
いることが必要であるが、多すぎると脆化傾向が大とな
るので７重量％以下とすることが必要であり、より望ま
しくは３−・５重量％の範囲とするのがよい。 Ｂは融点を降下させると共に、ＴｉＡｕ系合金との濡れ
性を向上させるのに有効であるので１重量％以上含有し
ていることが必要であるが、多すぎると母材との拡散層
が大きくなりすぎる傾向となるので５重量％以下とする
ことが必要であり、より望ましくは２．５〜４．５重量
％の範囲とするのがよい。 Ｃは複合材料の耐酸化性に悪影響を及ぼすことがあるの
で、０．１重量％以下とすることが必要である。 Ｆｅは被覆合金の強度を向上させると共に濡れ性を向上
させるのに有効な元素であるので必要に応じて含有させ
ることもよいが、多すぎると融点を上げると共に、耐酸
化性を劣化させるので、含有させるとしても６重量％以
下とする必要がある。 Ａｕは複合材料の耐酸化性を向上させるのに有効な元素
であるので必要に応じて含有させることもよいが、多す
ぎると融点を上げるので、含有させるとしても５重量％
以下とする必要がある。 Ｎｉは被覆合金の靭性、濡れ性、耐熱性を向上させるの
で残部とした。 そして、本発明に係わる複合材料を製造するに際しては
、前記Ｔ ｉ Ａ ｎ系合金の一部（複数箇所にわたる
場合も当然含む。）ないしは全部に前記被覆合金を被覆
する。 この場合の被覆手段としては、溶融めっきや、火炎（フ
レーム）、アーク、プラズマ、燦然などによる溶射被覆
や、物理的蒸着（ＰＶＤ）や、化学的蒸着（ｃｖｎ）な
どがあり、本発明ではとくに限定はされないが、非常に
簡便でかつ安価な手法として、ＴｉＡ文系合金の一部な
いしは全部に被覆合金の粉末を設けたのち加熱する手段
を用いることも可能である。 例えば、前記被覆合金の粉末を有機溶剤等からなる適宜
のバインダーと混合し、刷毛やスプレーなどによってＴ
ｉＡｕ系合金の一部ないしは全部に塗布したのち、１０
００℃以上の温度に加熱することによって前記バインダ
ーを飛散させると共に被覆合金を半溶融状態にして基地
であるＴｉＡＪｌ系合金と密着させる。このとき、Ｔｉ
ＡＪＬ系合金に対する被覆合金の密着性をより一層向］
二させるために、必要に応じて前記１０００ ’０以上
の加熱とともにオートクレーブや熱間等方圧圧縮（ＨＩ
Ｐ）などにより大気圧以上の圧力を加えるようになすこ
とも必要に応じて望ましい。 そして、Ｔ ｉ Ａ ｎ系合金に対する被覆合金の被覆
厚さは、５００ＩＪ、ｍ程度までであれば密着性に問題
を生ずることなく被覆することができる。 （発明の作用） 本発明に係わる複合材料およびその製造方法は、上述し
た構成を有するものであるから、基材であるＴｉＡＪＬ
系合金は軽量で比強度が高く構造体としての必要な強度
が得られると共に、高速運動特性や応答特性などに優れ
、このＴ ｉ Ａ ｌ系合金基材の表面にはＮｉ基の薄
い耐熱・耐酸化層を有していることから、９００℃を超
える使用温度においても耐熱性、耐酸化性が著しく優れ
たものとなり、耐熱性や耐酸化性の一方が要求される場
合および耐熱性と耐酸化性の両方が要求される場合に適
したものになる。 （実施例） 実施例１ プラズマアークを熱源とし、水冷銅製るつぼを備えたス
カル炉を用いて、Ａｒガス雰囲気中において、第１表に
示す各化学成分のＴｉＡＡ系合金の鋳塊（各々約８ｋｇ
）を溶製した。次いで、各鋳塊より３Ｘ１０Ｘ２５ｍｍ
の供試片を切り出した。 次に、前記各供試片の表面に、同じく第１表に示す各化
学成分の被覆合金粉末と有機バインダーとを混合したペ
ーストを用意し、スプレーもしくは刷毛塗りにより同じ
く第１表に示す塗布量を塗布したのち、Ｎｏ、２．５，
１２，１４．１５を除いてｉｏ−’Ｔｏｒｒ中で１１０
０℃×１０分の加熱を行ったのち炉冷した。また、Ｎｏ
、２．５゜１２．１４．１５では１１００℃ＸＩＯ分の
加熱時にオートクレーブにて大気圧以上に加圧処理した
のち炉冷した。 次に、耐摩耗性の評価のために１表面硬度の測定を行っ
た。この表面硬度の測定において断面の被覆合金層硬さ
をマイクロビッカース硬度計（荷重；５００ｇｆ）によ
り測定し、５点の平均値を求めた。この結果を同じ〈第
１表の表面硬度の欄に示す。 また、耐酸化性の評価のために、各供試片を第１図に示
すパターンで９００℃または９５０℃で加熱・冷却する
に際し、露点２０℃７３Ｎ合成空気中で１９２サイクル
加熱・冷却したのちの醇化増量を調べた。この結果を同
じく第１表の酸化増量の欄に示す。 第１表に示すように、本発明を満足する発明例Ｎｏ、１
−１６の場合には、表面硬度が６００前後〜７００前後
と硬いものになっていて耐摩耗性に優れていると共に、
９００°Ｃでの酸化増量が約６ｇ／ｃｍ２以内、９５０
℃での酸化増量が１７ｇ／ｃｍ２以内となっていて、耐
酸化性にも優れているものであった。 これに対して、ＴｉＡｌ系合金のみからなるＮｏ、１７
．１９では、耐酸化性に著しく劣ったものとなっており
、また、ＴｆＡＪＬ系合金に被覆合金を被覆するとして
も、被覆合金中のＣｒ量が少なくＣ量が多すぎるＮｏ、
１８では耐酸化性に劣ったものとなっており、また、被
覆合金中のＦｅ量が多すぎるＮｏ、２０においても耐酸
化性に劣ったものとなっており、被覆合金中のＣｒ量が
多すぎるＮｏ、２１およびＳｉ量が多すぎるＮｏ、２２
では脆化傾向が大となって密着不良を生じており、Ｎｏ
、２２ではＣ量も多すぎて耐酸化性にも劣るものとなっ
ていて好ましくないものであった。 実施例２ ＴｉＡ見系台系合金ｔ−３４重量％Ａ文）製ターボチャ
ージャロータ（外径：５０ｍｍ）粗材の表面に、Ｎｉ−
１５重量％Ｃｒ−４重量％５ｔ−３，５重量％Ｂ−４重
量％Ｆｅ−０．０４重量％Ｃの組成からなる被覆合金の
粉末をスプレーにより１５０ｍｇ／ｃｍ２の塗布量だけ
塗布し、次いで１Ｏ−５ＴＯｒｒの減圧下−１？１１０
０℃ＸＩＯ分間加熱したのち炉冷して、耐酸化処理を施
したターボチャージャロータを作製した。 次いで、前記耐酸化処理を施したターボチャージャロー
タと、耐酸化処理を施さないＴｉＡ文系合金ままのター
ボチャージャロータと、参考のためにカロライジング処
理を施したターボチャージャロータとを各々９５０℃で
９６時間加熱して、それぞれにおける酸化スケールの剥
離の有無およびＴｉ系酸化物の生成の有無を調べた。こ
の結果を第２表に示す。 第２表に示すように、耐酸化処理を施さない比較例のタ
ーボチャージャロータでは、高温加熱によって酸化スケ
ールの剥離を生じると共にＴｉ系酸化物が生成して好ま
しくないものとなっており、カロライジング処理を施し
た参考例のターボチャージャロータでは酸化スケールの
剥離がなく重量増加量も本発明例のものと同等であるも
ののＴｉ系酸化物が生成するため信頼性に欠けるものと
なっていた。 これに対して、特定の被覆合金による耐酸化処理を施し
た本発明例のターボチャージャロータは高温加熱によっ
ても酸化スケールの剥離は生じず、Ｔｉ系酸化物の生成
もなかった。
Ｃｒ：５〜２５重量％、ＳＩ：２〜７重量％、Ｂ：１〜
５重量％、Ｃ： ｏ、１重量％以下で残部実質的にＮｉ
からなる被覆合金を被覆してなる構成としたことを特徴
としており、実施態様においては、前記被覆合金が、Ｃ
ｒ：１０〜２０重量％、Ｓｉ：３〜５重量％、Ｂ：２．
５〜４．５重量％、Ｃ：０．１重量％以下で残部実質的
にＮｉからなる構成とし、必要に応じて被覆合金中にＦ
ｅ：６重量％以下、ＡＭ：５重量％以下のうちの１種ま
たは２種が含まれる構成としたことを特徴としており、
本発明に係わる複合材料の製造方法は、Ｔ’ ｉ Ａ
ｌ系合金の一部ないしは全部に前記被覆合金の粉末を設
けたのち、１０００°Ｃ以上の温度に加熱する構成とし
、あるいは前記ＴｉＡＪｊ系合金の一部ないしは全部に
前記被覆合金の粉末を設けたのち、１０００°Ｃ以上の
温度に加熱すると共に大気圧以上の圧力を加える構成と
したことを特徴としており、上記した複合材料およびそ
の製造方法の構成を前述した従来の課題を解決するため
の手段としている。 本発明に係わる複合材料は、ＴｉＡ文系合金にＮｉ基合
金を被覆してなるものであるが、この場合のＴｉＡＪＪ
系合金としては、例えば。 ＴｉＡｌ、Ｔｉ５Ａ１を主成分とする材料が適用され、
より具体例として、Ａｌ：３０〜４２重景％と重量部Ｔ
ｉからなるものが用いられる。また、Ｔ ｉ Ａ ｌ系
合金の強度や延性を向上させるために、Ｎｉ（例えば０
．０５〜３．０重量％）、Ｓｉ（例えば０．０５〜３．
０重量％）、Ｍｎ（例えば０．０３〜３．０重量％）、
Ｂ（例えば０．００５〜０．５重量％）や、そのほかＣ
ｒ。 Ｎ ｂ 、 Ｔ ａ 、 Ｗ 、 Ｍ ｏ 、 Ｃ、Ｆ
ｅなどを添加したものも適用される。 そして、この場合のＴ ｉ Ａ ＩＬ系合金は、鋳造。 鍛造、粉末焼結等のいずれの手法によって製造されたも
のでもよく、ＴｉＡｌ系合金の製造手段についてはとく
に限定されない。 また、被覆合金は、Ｃｒ：５〜２５重量％、Ｓｉ：２〜
７重量％、Ｂ：１〜５重量％、Ｃ：０．１重量％以下、
必要に応じてＦｅ：６重量％以下、Ａｎ ： ５重量％
以下、残部実質的にＮｉからなるものが用いられるが、
このような成分組成とした限定理由について説明する。 Ｃｒは複合材料の耐酸化性を確保するために５重量％以
上含有していることが必要であるが、多すぎると脆化傾
向が大となるので２５重量％以下とすることが必要であ
り、より望ましくは１０〜２０重量％の範囲とするのが
よい。 Ｓｔは複合材料の耐酸化性を向上させると共に、融点を
低下させるのに有効であるので、２重量％以上含有して
いることが必要であるが、多すぎると脆化傾向が大とな
るので７重量％以下とすることが必要であり、より望ま
しくは３−・５重量％の範囲とするのがよい。 Ｂは融点を降下させると共に、ＴｉＡｕ系合金との濡れ
性を向上させるのに有効であるので１重量％以上含有し
ていることが必要であるが、多すぎると母材との拡散層
が大きくなりすぎる傾向となるので５重量％以下とする
ことが必要であり、より望ましくは２．５〜４．５重量
％の範囲とするのがよい。 Ｃは複合材料の耐酸化性に悪影響を及ぼすことがあるの
で、０．１重量％以下とすることが必要である。 Ｆｅは被覆合金の強度を向上させると共に濡れ性を向上
させるのに有効な元素であるので必要に応じて含有させ
ることもよいが、多すぎると融点を上げると共に、耐酸
化性を劣化させるので、含有させるとしても６重量％以
下とする必要がある。 Ａｕは複合材料の耐酸化性を向上させるのに有効な元素
であるので必要に応じて含有させることもよいが、多す
ぎると融点を上げるので、含有させるとしても５重量％
以下とする必要がある。 Ｎｉは被覆合金の靭性、濡れ性、耐熱性を向上させるの
で残部とした。 そして、本発明に係わる複合材料を製造するに際しては
、前記Ｔ ｉ Ａ ｎ系合金の一部（複数箇所にわたる
場合も当然含む。）ないしは全部に前記被覆合金を被覆
する。 この場合の被覆手段としては、溶融めっきや、火炎（フ
レーム）、アーク、プラズマ、燦然などによる溶射被覆
や、物理的蒸着（ＰＶＤ）や、化学的蒸着（ｃｖｎ）な
どがあり、本発明ではとくに限定はされないが、非常に
簡便でかつ安価な手法として、ＴｉＡ文系合金の一部な
いしは全部に被覆合金の粉末を設けたのち加熱する手段
を用いることも可能である。 例えば、前記被覆合金の粉末を有機溶剤等からなる適宜
のバインダーと混合し、刷毛やスプレーなどによってＴ
ｉＡｕ系合金の一部ないしは全部に塗布したのち、１０
００℃以上の温度に加熱することによって前記バインダ
ーを飛散させると共に被覆合金を半溶融状態にして基地
であるＴｉＡＪｌ系合金と密着させる。このとき、Ｔｉ
ＡＪＬ系合金に対する被覆合金の密着性をより一層向］
二させるために、必要に応じて前記１０００ ’０以上
の加熱とともにオートクレーブや熱間等方圧圧縮（ＨＩ
Ｐ）などにより大気圧以上の圧力を加えるようになすこ
とも必要に応じて望ましい。 そして、Ｔ ｉ Ａ ｎ系合金に対する被覆合金の被覆
厚さは、５００ＩＪ、ｍ程度までであれば密着性に問題
を生ずることなく被覆することができる。 （発明の作用） 本発明に係わる複合材料およびその製造方法は、上述し
た構成を有するものであるから、基材であるＴｉＡＪＬ
系合金は軽量で比強度が高く構造体としての必要な強度
が得られると共に、高速運動特性や応答特性などに優れ
、このＴ ｉ Ａ ｌ系合金基材の表面にはＮｉ基の薄
い耐熱・耐酸化層を有していることから、９００℃を超
える使用温度においても耐熱性、耐酸化性が著しく優れ
たものとなり、耐熱性や耐酸化性の一方が要求される場
合および耐熱性と耐酸化性の両方が要求される場合に適
したものになる。 （実施例） 実施例１ プラズマアークを熱源とし、水冷銅製るつぼを備えたス
カル炉を用いて、Ａｒガス雰囲気中において、第１表に
示す各化学成分のＴｉＡＡ系合金の鋳塊（各々約８ｋｇ
）を溶製した。次いで、各鋳塊より３Ｘ１０Ｘ２５ｍｍ
の供試片を切り出した。 次に、前記各供試片の表面に、同じく第１表に示す各化
学成分の被覆合金粉末と有機バインダーとを混合したペ
ーストを用意し、スプレーもしくは刷毛塗りにより同じ
く第１表に示す塗布量を塗布したのち、Ｎｏ、２．５，
１２，１４．１５を除いてｉｏ−’Ｔｏｒｒ中で１１０
０℃×１０分の加熱を行ったのち炉冷した。また、Ｎｏ
、２．５゜１２．１４．１５では１１００℃ＸＩＯ分の
加熱時にオートクレーブにて大気圧以上に加圧処理した
のち炉冷した。 次に、耐摩耗性の評価のために１表面硬度の測定を行っ
た。この表面硬度の測定において断面の被覆合金層硬さ
をマイクロビッカース硬度計（荷重；５００ｇｆ）によ
り測定し、５点の平均値を求めた。この結果を同じ〈第
１表の表面硬度の欄に示す。 また、耐酸化性の評価のために、各供試片を第１図に示
すパターンで９００℃または９５０℃で加熱・冷却する
に際し、露点２０℃７３Ｎ合成空気中で１９２サイクル
加熱・冷却したのちの醇化増量を調べた。この結果を同
じく第１表の酸化増量の欄に示す。 第１表に示すように、本発明を満足する発明例Ｎｏ、１
−１６の場合には、表面硬度が６００前後〜７００前後
と硬いものになっていて耐摩耗性に優れていると共に、
９００°Ｃでの酸化増量が約６ｇ／ｃｍ２以内、９５０
℃での酸化増量が１７ｇ／ｃｍ２以内となっていて、耐
酸化性にも優れているものであった。 これに対して、ＴｉＡｌ系合金のみからなるＮｏ、１７
．１９では、耐酸化性に著しく劣ったものとなっており
、また、ＴｆＡＪＬ系合金に被覆合金を被覆するとして
も、被覆合金中のＣｒ量が少なくＣ量が多すぎるＮｏ、
１８では耐酸化性に劣ったものとなっており、また、被
覆合金中のＦｅ量が多すぎるＮｏ、２０においても耐酸
化性に劣ったものとなっており、被覆合金中のＣｒ量が
多すぎるＮｏ、２１およびＳｉ量が多すぎるＮｏ、２２
では脆化傾向が大となって密着不良を生じており、Ｎｏ
、２２ではＣ量も多すぎて耐酸化性にも劣るものとなっ
ていて好ましくないものであった。 実施例２ ＴｉＡ見系台系合金ｔ−３４重量％Ａ文）製ターボチャ
ージャロータ（外径：５０ｍｍ）粗材の表面に、Ｎｉ−
１５重量％Ｃｒ−４重量％５ｔ−３，５重量％Ｂ−４重
量％Ｆｅ−０．０４重量％Ｃの組成からなる被覆合金の
粉末をスプレーにより１５０ｍｇ／ｃｍ２の塗布量だけ
塗布し、次いで１Ｏ−５ＴＯｒｒの減圧下−１？１１０
０℃ＸＩＯ分間加熱したのち炉冷して、耐酸化処理を施
したターボチャージャロータを作製した。 次いで、前記耐酸化処理を施したターボチャージャロー
タと、耐酸化処理を施さないＴｉＡ文系合金ままのター
ボチャージャロータと、参考のためにカロライジング処
理を施したターボチャージャロータとを各々９５０℃で
９６時間加熱して、それぞれにおける酸化スケールの剥
離の有無およびＴｉ系酸化物の生成の有無を調べた。こ
の結果を第２表に示す。 第２表に示すように、耐酸化処理を施さない比較例のタ
ーボチャージャロータでは、高温加熱によって酸化スケ
ールの剥離を生じると共にＴｉ系酸化物が生成して好ま
しくないものとなっており、カロライジング処理を施し
た参考例のターボチャージャロータでは酸化スケールの
剥離がなく重量増加量も本発明例のものと同等であるも
ののＴｉ系酸化物が生成するため信頼性に欠けるものと
なっていた。 これに対して、特定の被覆合金による耐酸化処理を施し
た本発明例のターボチャージャロータは高温加熱によっ
ても酸化スケールの剥離は生じず、Ｔｉ系酸化物の生成
もなかった。
本発明に係わる複合材料は、Ｔ ｉ Ａ文系合金に、Ｃ
ｒ：５〜２５重量％、Ｓｉ：２〜７重量％、Ｂ：１〜５
重量％、Ｃ：０．１重量％以下で、必要に応じてＦｅ：
６重量％以下、Ａｎ：５重量％以下のうちの１種または
２種を含有し残部実質的にＮｉからなる被覆合金を被覆
してなる構成としたものであるから、基材であるＴｉＡ
１系合金は軽量で比強度が高く構造体として要求される
必要な強度が得られるようにすることが可能であると共
に、往復運動部材である場合の慣性力が小さくかつまた
回転運動部材である場合の応答性に優れたものとするこ
とが可能であって例えばエンジンにおける高回転化や高
出力化にも対応しうるものであり、さらにはこのＴ ｉ
Ａ 文系合金基材の表面にＮｉ基の薄い耐熱・耐酸化
層を有していることから、９００℃を超える使用温度に
おいても＃熱性、＃酸化性に著しく優れたものとなり、
耐熱性や耐酸化性のいずれかが要求される場合や、＃熱
性および耐酸化性の両方が要求される部材（製品９部品
、素材）として適したものであるという著しく優れた効
果を有し、本発明に係わる複合材料の製造方法は、Ｔｉ
ＡＡ系合金の一部ないしは全部に前記被覆合金の粉末を
設けたのち、１０００°Ｃ以上の温度に加熱する構成と
し、あるいは前記Ｔ ｒ Ａ ｌ系合金の一部ないしは
全部に前記被覆合金の粉末を設けたのち、１０００°Ｃ
以上の温度に加熱すると共に大気圧以上の圧力を加える
構成としたから、上記した優れた特性を有する複合材料
を簡便な手法によって製造することが可能であるという
著大なる効果がもたらされる。
ｒ：５〜２５重量％、Ｓｉ：２〜７重量％、Ｂ：１〜５
重量％、Ｃ：０．１重量％以下で、必要に応じてＦｅ：
６重量％以下、Ａｎ：５重量％以下のうちの１種または
２種を含有し残部実質的にＮｉからなる被覆合金を被覆
してなる構成としたものであるから、基材であるＴｉＡ
１系合金は軽量で比強度が高く構造体として要求される
必要な強度が得られるようにすることが可能であると共
に、往復運動部材である場合の慣性力が小さくかつまた
回転運動部材である場合の応答性に優れたものとするこ
とが可能であって例えばエンジンにおける高回転化や高
出力化にも対応しうるものであり、さらにはこのＴ ｉ
Ａ 文系合金基材の表面にＮｉ基の薄い耐熱・耐酸化
層を有していることから、９００℃を超える使用温度に
おいても＃熱性、＃酸化性に著しく優れたものとなり、
耐熱性や耐酸化性のいずれかが要求される場合や、＃熱
性および耐酸化性の両方が要求される部材（製品９部品
、素材）として適したものであるという著しく優れた効
果を有し、本発明に係わる複合材料の製造方法は、Ｔｉ
ＡＡ系合金の一部ないしは全部に前記被覆合金の粉末を
設けたのち、１０００°Ｃ以上の温度に加熱する構成と
し、あるいは前記Ｔ ｒ Ａ ｌ系合金の一部ないしは
全部に前記被覆合金の粉末を設けたのち、１０００°Ｃ
以上の温度に加熱すると共に大気圧以上の圧力を加える
構成としたから、上記した優れた特性を有する複合材料
を簡便な手法によって製造することが可能であるという
著大なる効果がもたらされる。
第１図は本発明の実施例において耐酸化性の評価に用い
た加熱・冷却パターンを示す説明図である。
た加熱・冷却パターンを示す説明図である。
Claims (6)
- （１）ＴｉＡｌ系合金に、Ｃｒ：５〜２５重量％、Ｓｉ
：２〜７重量％、Ｂ：１〜５重量％、Ｃ：０．１重量％
以下で残部実質的にＮｉからなる被覆合金を被覆してな
ることを特徴とする複合材料。 - （２）被覆合金が、Ｃｒ：１０〜２０重量％、Ｓｉ：３
〜５重量％、Ｂ：２．５〜４．５重量％、Ｃ：０．１重
量％以下で残部実質的にＮｉからなる請求項第１項に記
載の複合材料。 - （３）被覆合金中にＦｅ：６重量％以下を 含む請求項第１項または第２項に記載の複合材料。
- （４）被覆合金中にＡｌ：５重量％以下を含む請求項第
１項、第２項またほ第３項に記載の複合材料。 - （５）ＴｉＡｌ系合金に被覆合金の粉末を設けたのち、
１０００℃以上の温度に加熱することを特徴とする請求
項第１項、第２項、第３項または第４項に記載の複合材
料の製造方法。 - （６）ＴｉＡｌ系合金に被覆合金の粉末を設けたのち、
１０００℃以上の温度に加熱すると共に大気圧以上の圧
力を加えることを特徴とする請求項第１項、第２項、第
３項または第４項に記載の複合材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12883190A JP2926886B2 (ja) | 1990-05-18 | 1990-05-18 | 複合材料およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12883190A JP2926886B2 (ja) | 1990-05-18 | 1990-05-18 | 複合材料およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0426736A true JPH0426736A (ja) | 1992-01-29 |
| JP2926886B2 JP2926886B2 (ja) | 1999-07-28 |
Family
ID=14994485
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12883190A Expired - Fee Related JP2926886B2 (ja) | 1990-05-18 | 1990-05-18 | 複合材料およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2926886B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103572280B (zh) * | 2012-07-18 | 2015-09-30 | 重庆广播电视大学 | 激光熔覆之前无需预热的穿孔顶头的激光强化工艺 |
| CN103572283B (zh) * | 2012-07-18 | 2015-09-23 | 重庆广播电视大学 | 穿孔顶头的激光强化工艺 |
| CN103572282B (zh) * | 2012-07-18 | 2015-09-30 | 重庆广播电视大学 | 一种穿孔顶头表面的激光熔覆方法 |
-
1990
- 1990-05-18 JP JP12883190A patent/JP2926886B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JP2926886B2 (ja) | 1999-07-28 |
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