JPH04367382A - 高強度ＴｉＡｌ接合体及びその接合法 - Google Patents
高強度ＴｉＡｌ接合体及びその接合法Info
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- JPH04367382A JPH04367382A JP16744091A JP16744091A JPH04367382A JP H04367382 A JPH04367382 A JP H04367382A JP 16744091 A JP16744091 A JP 16744091A JP 16744091 A JP16744091 A JP 16744091A JP H04367382 A JPH04367382 A JP H04367382A
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Landscapes
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は耐熱性と軽量であること
を必要とする航空機用エンジンのタービンブレード及び
タービンデイスなどに好適なＴｉＡｌの接合体及びその
接合法に関する。
を必要とする航空機用エンジンのタービンブレード及び
タービンデイスなどに好適なＴｉＡｌの接合体及びその
接合法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のＴｉＡｌ金属間化合物（以下、単
にＴｉＡｌと略称する）の拡散接合は図２に示すように
温度、時間、加圧力等のパラメーターを制御することに
より行っていた。図２中、１はＴｉＡｌ、２はヒータで
ある。
にＴｉＡｌと略称する）の拡散接合は図２に示すように
温度、時間、加圧力等のパラメーターを制御することに
より行っていた。図２中、１はＴｉＡｌ、２はヒータで
ある。
【０００３】しかし、ＴｉＡｌは難塑性加工材であるた
めに、接合界面における良好なフィッティングを得るこ
とは難しく、高温度、長時間、高加圧力が必要とされて
いた。
めに、接合界面における良好なフィッティングを得るこ
とは難しく、高温度、長時間、高加圧力が必要とされて
いた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来のＴｉＡｌ拡散接
合においては、母材が難塑性加工材であるために、十分
な塑性変形を起こして良好な拡散接合部を得るためには
高い温度、長い時間と大きな加圧力が必要とされる。と
ころが、高い温度に長い時間保持することは、母材の結
晶粒の粗大化、すなわち脆化の促進につながる。
合においては、母材が難塑性加工材であるために、十分
な塑性変形を起こして良好な拡散接合部を得るためには
高い温度、長い時間と大きな加圧力が必要とされる。と
ころが、高い温度に長い時間保持することは、母材の結
晶粒の粗大化、すなわち脆化の促進につながる。
【０００５】本発明は上記技術水準に鑑み、接合条件を
緩和して接合部品質を向上させ得る新しい接合法及びＴ
ｉＡｌ接合体を提供しようとするものである。
緩和して接合部品質を向上させ得る新しい接合法及びＴ
ｉＡｌ接合体を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は（１）接合を目
的とした基材である２つのＴｉＡｌ金属間化合物層と、
該２つのＴｉＡｌ金属間化合物層の間に設けられたＴｉ
３ Ａｌ金属間化合物層を含む２つの拡散層と該２つの
拡散層間に設けられたインサート材である金属Ｔｉ層と
を備えてなることを特徴とする高強度ＴｉＡｌ接合体。
的とした基材である２つのＴｉＡｌ金属間化合物層と、
該２つのＴｉＡｌ金属間化合物層の間に設けられたＴｉ
３ Ａｌ金属間化合物層を含む２つの拡散層と該２つの
拡散層間に設けられたインサート材である金属Ｔｉ層と
を備えてなることを特徴とする高強度ＴｉＡｌ接合体。
【０００７】（２）ＴｉＡｌ金属間化合物同士を拡散接
合するに際し、インサート材として金属Ｔｉを用いるこ
とを特徴とする高強度ＴｉＡｌの接合法。である。
合するに際し、インサート材として金属Ｔｉを用いるこ
とを特徴とする高強度ＴｉＡｌの接合法。である。
【０００８】本発明のＴｉＡｌ接合体を得るに際して挿
入するインサート材である金属Ｔｉの厚さは数１０μｍ
、好ましくは２０〜５０μｍのものが使用され、接合時
の温度は９００〜１０５０℃、好ましくは１０００℃、
圧力は１００〜５００ｋｇｆ／ｃｍ２ 、好ましくは３
００ｋｇｆ／ｃｍ２ 、時間は１０〜１２０分、好まし
くは３０分である。
入するインサート材である金属Ｔｉの厚さは数１０μｍ
、好ましくは２０〜５０μｍのものが使用され、接合時
の温度は９００〜１０５０℃、好ましくは１０００℃、
圧力は１００〜５００ｋｇｆ／ｃｍ２ 、好ましくは３
００ｋｇｆ／ｃｍ２ 、時間は１０〜１２０分、好まし
くは３０分である。
【０００９】
【作用】（１）純チタンはＴｉＡｌに比べて塑性変形特
性に優れているので、これをインサート材とすることに
より拡散接合時の接合温度の低下、接合時間の短縮、接
合圧力の低減等の接合条件の緩和ができる。
性に優れているので、これをインサート材とすることに
より拡散接合時の接合温度の低下、接合時間の短縮、接
合圧力の低減等の接合条件の緩和ができる。
【００１０】（２）インサート材と母材の界面において
拡散が進行するにしたがって ＴｉＡｌ＋２Ｔｉ → Ｔｉ３ Ａｌの反応が起こ
ることにより、接合部がＴｉＡｌより延性のあるＴｉ３
Ａｌ組織となり、接合部における延性の増大とへき開
破壊の緩和がなされる。
拡散が進行するにしたがって ＴｉＡｌ＋２Ｔｉ → Ｔｉ３ Ａｌの反応が起こ
ることにより、接合部がＴｉＡｌより延性のあるＴｉ３
Ａｌ組織となり、接合部における延性の増大とへき開
破壊の緩和がなされる。
【００１１】（３）その結果、優れたＴｉＡｌ接合体が
得られる。
得られる。
【００１２】
（実施例１）本発明の一実施例を図１によって説明する
。Ｔｉ−３４ｗｔ％Ａｌ丸棒（径１０ｍｍ、長さ５０ｍ
ｍ）の片端面を６００番のエメリー研磨紙で仕上げた後
、アセトンで脱脂した。仕上げ面を合せて、一軸加圧拡
散接合装置を用いて拡散接合を行った。接合は１１００
℃×３０ｍｉｎ×３３０ｋｇｆ／ｃｍ２ （インサート
なし）と１０００℃×３０ｍｉｎ×３３０ｋｇｆ／ｃｍ
２ （５０μｍＴｉ箔インサート）の２条件で行った。 図１中、３はＴｉ箔インサート材を示し、他の符号は図
２と同一部を示す。
。Ｔｉ−３４ｗｔ％Ａｌ丸棒（径１０ｍｍ、長さ５０ｍ
ｍ）の片端面を６００番のエメリー研磨紙で仕上げた後
、アセトンで脱脂した。仕上げ面を合せて、一軸加圧拡
散接合装置を用いて拡散接合を行った。接合は１１００
℃×３０ｍｉｎ×３３０ｋｇｆ／ｃｍ２ （インサート
なし）と１０００℃×３０ｍｉｎ×３３０ｋｇｆ／ｃｍ
２ （５０μｍＴｉ箔インサート）の２条件で行った。 図１中、３はＴｉ箔インサート材を示し、他の符号は図
２と同一部を示す。
【００１３】接合後丸棒引張試験片に加工して、高温引
張試験を行った。試験はＡｒ雰囲気中で高周波誘導加熱
により平行部を１０００℃に加熱保持し歪速度１×１０
−２／ｓで行った。
張試験を行った。試験はＡｒ雰囲気中で高周波誘導加熱
により平行部を１０００℃に加熱保持し歪速度１×１０
−２／ｓで行った。
【００１４】試験結果を図３に示す。図３より明らかな
ように、Ｔｉ箔をインサートした拡散接合した場合はイ
ンサート箔なし拡散接合に比べて接合温度は１００℃低
いが、その引張強度はほぼ同等であり、ともに母材強度
は変わらない。図３において、棒グラフが各々２本づつ
あるが、これは２本の供試材を用いて試験した結果であ
り、ばらつきを示す。
ように、Ｔｉ箔をインサートした拡散接合した場合はイ
ンサート箔なし拡散接合に比べて接合温度は１００℃低
いが、その引張強度はほぼ同等であり、ともに母材強度
は変わらない。図３において、棒グラフが各々２本づつ
あるが、これは２本の供試材を用いて試験した結果であ
り、ばらつきを示す。
【００１５】また、接合部断面の金属組織を示す顕微鏡
写真（２００倍）を図４に示す。図４において、１はＴ
ｉＡｌ、３はＴｉ、４はＴｉ３ Ａｌを示す。
写真（２００倍）を図４に示す。図４において、１はＴ
ｉＡｌ、３はＴｉ、４はＴｉ３ Ａｌを示す。
【００１６】（実施例２）ＴｉＡｌ基複合材料（ＴｉＡ
ｌとマトリックスとし、ＳｉＣ，Ａｌ２ Ｏ３ などの
セラミックス繊維を強化材としたもの）の引張試験片の
製造例について説明する。一般に金属系複合材料の引張
試験片においては、つかみ部が複合材であると繊維と治
具間ですべりが生ずるので、正確な値が測定できない。 それで一般にマトリックス材料と同等のものをタブとし
てつかみ部に接合する必要がある。
ｌとマトリックスとし、ＳｉＣ，Ａｌ２ Ｏ３ などの
セラミックス繊維を強化材としたもの）の引張試験片の
製造例について説明する。一般に金属系複合材料の引張
試験片においては、つかみ部が複合材であると繊維と治
具間ですべりが生ずるので、正確な値が測定できない。 それで一般にマトリックス材料と同等のものをタブとし
てつかみ部に接合する必要がある。
【００１７】そこで図５に示すように、ＴｉＡｌ基複合
材料の引張試験片６もタブ（ＴｉＡｌ）５を接合する必
要がある。この接合に本発明が利用できる。すなわち、
本発明によれば接合温度を低くできるのでＴｉＡｌ基複
合材料の熱劣化を生ずることなく接合することが可能で
ある。
材料の引張試験片６もタブ（ＴｉＡｌ）５を接合する必
要がある。この接合に本発明が利用できる。すなわち、
本発明によれば接合温度を低くできるのでＴｉＡｌ基複
合材料の熱劣化を生ずることなく接合することが可能で
ある。
【００１８】（実施例３）中空のＴｉＡｌ部品の拡散接
合の例について説明する。航空宇宙用構造物においては
、加熱から材料を守るために冷却構造が必要とされる部
品が多い。図６に示すＴｉＡｌ板７とＴｉＡｌ溝付き板
８とをＴｉ箔３を介して拡散接合することにより中空部
品の１つである冷却構造を加工することができる。この
ようにして拡散接合することによりインサート材である
Ｔｉ箔が母材のＴｉＡｌよりも塑性変形特性に優れてい
るために接合温度において母材の変形を抑えて接合する
ことが可能である。
合の例について説明する。航空宇宙用構造物においては
、加熱から材料を守るために冷却構造が必要とされる部
品が多い。図６に示すＴｉＡｌ板７とＴｉＡｌ溝付き板
８とをＴｉ箔３を介して拡散接合することにより中空部
品の１つである冷却構造を加工することができる。この
ようにして拡散接合することによりインサート材である
Ｔｉ箔が母材のＴｉＡｌよりも塑性変形特性に優れてい
るために接合温度において母材の変形を抑えて接合する
ことが可能である。
【００１９】
【発明の効果】従来のＴｉＡｌの拡散接合においては母
材が難塑性加工材であるために、十分に塑性変形を起こ
して接合面における良好なフィッティングを得るために
は高い温度、長い時間と高い加圧力が必要とされ、高い
温度に長い時間保持することは結晶粒の粗大化すなわち
脆化の原因となる。
材が難塑性加工材であるために、十分に塑性変形を起こ
して接合面における良好なフィッティングを得るために
は高い温度、長い時間と高い加圧力が必要とされ、高い
温度に長い時間保持することは結晶粒の粗大化すなわち
脆化の原因となる。
【００２０】これに対し、本発明によって拡散接合時に
使用する純チタンは塑性変形特性に優れているので、こ
れをインサート材として拡散接合を行うことにより温度
の低下、時間の短縮、加圧力の低減等の接合条件の緩和
ができ接合性が改善される。
使用する純チタンは塑性変形特性に優れているので、こ
れをインサート材として拡散接合を行うことにより温度
の低下、時間の短縮、加圧力の低減等の接合条件の緩和
ができ接合性が改善される。
【００２１】また、接合界面において、ＴｉＡｌ＋２Ｔ
ｉ→Ｔｉ３ Ａｌの反応を起こすことにより、Ｔｉ３
Ａｌを含む組織となり、接合部における延性の増大とへ
き開破壊の緩和がなされ、高強度ＴｉＡｌ接合体が得ら
れる。
ｉ→Ｔｉ３ Ａｌの反応を起こすことにより、Ｔｉ３
Ａｌを含む組織となり、接合部における延性の増大とへ
き開破壊の緩和がなされ、高強度ＴｉＡｌ接合体が得ら
れる。
【図１】本発明のＴｉＡｌ同士の拡散接合法の一実施例
の説明図。
の説明図。
【図２】従来のＴｉＡｌ同士の拡散接合法の一態様の説
明図。
明図。
【図３】本発明の実施例１で得られたＴｉＡｌ接合体と
従来法で得られたＴｉＡｌ接合体の高温引張試験結果を
対比して示す図表。
従来法で得られたＴｉＡｌ接合体の高温引張試験結果を
対比して示す図表。
【図４】本発明の実施例１で得られたＴｉＡｌ接合体の
断面金属組織を示す顕微鏡写真。
断面金属組織を示す顕微鏡写真。
【図５】本発明の実施例２の方法で得られたＴｉＡｌ基
複合材料の引張試験片の説明図。
複合材料の引張試験片の説明図。
【図６】本発明の実施例３の方法でＴｉＡｌ中空部品を
拡散接合で製作する説明図。
拡散接合で製作する説明図。
Claims (2)
- 【請求項１】 接合を目的とした基材である２つのＴ
ｉＡｌ金属間化合物層と、該２つのＴｉＡｌ金属間化合
物層の間に設けられたＴｉ３ Ａｌ金属間化合物層を含
む２つの拡散層と該２つの拡散層間に設けられたインサ
ート材である金属Ｔｉ層とを備えてなることを特徴とす
る高強度ＴｉＡｌ接合体。 - 【請求項２】 ＴｉＡｌ金属間化合物同士を拡散接合
するに際し、インサート材として金属Ｔｉを用いること
を特徴とする高強度ＴｉＡｌの接合法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16744091A JPH04367382A (ja) | 1991-06-13 | 1991-06-13 | 高強度ＴｉＡｌ接合体及びその接合法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16744091A JPH04367382A (ja) | 1991-06-13 | 1991-06-13 | 高強度ＴｉＡｌ接合体及びその接合法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04367382A true JPH04367382A (ja) | 1992-12-18 |
Family
ID=15849752
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16744091A Pending JPH04367382A (ja) | 1991-06-13 | 1991-06-13 | 高強度ＴｉＡｌ接合体及びその接合法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04367382A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102151981A (zh) * | 2011-04-28 | 2011-08-17 | 哈尔滨工业大学 | 一种采用Al箔作中间层实现TiAl基合金连接的方法 |
| US9162328B2 (en) | 2013-08-09 | 2015-10-20 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Brazing method |
| US9550342B2 (en) | 2013-08-12 | 2017-01-24 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | TiAl joined body and manufacturing method for TiAl joined body |
-
1991
- 1991-06-13 JP JP16744091A patent/JPH04367382A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102151981A (zh) * | 2011-04-28 | 2011-08-17 | 哈尔滨工业大学 | 一种采用Al箔作中间层实现TiAl基合金连接的方法 |
| US9162328B2 (en) | 2013-08-09 | 2015-10-20 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Brazing method |
| US9550342B2 (en) | 2013-08-12 | 2017-01-24 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | TiAl joined body and manufacturing method for TiAl joined body |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19980929 |