JPH0465137B2

JPH0465137B2 -

Info

Publication number: JPH0465137B2
Application number: JP61262061A
Authority: JP
Inventors: Anderufuaa Heruman; Heen Rainharuto
Original assignee: GEE EFU EE G FUYUURU EREKUTOROMETARURUGII MBH
Current assignee: GEE EFU EE G FUYUURU EREKUTOROMETARURUGII MBH
Priority date: 1985-11-06
Filing date: 1986-11-05
Publication date: 1992-10-19
Also published as: GB8626410D0; DE3635194C2; DE3635194A1; JPS63100150A; GB2182676B; US4684506A; GB2182676A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明はモリブデンを25〜36重量％、バナジ
ウムを15〜18重量％、チタンを８重量％以下、ア
ルミニウムを残余重量％含有する、チタン合金製
造用マスター合金に関する。さらにこの発明は、
上記マスター合金を製造するための方法と、この
マスター合金を用いてチタン合金を製造する方法
に関する。

（発明の背景） 20から25重量％のモリブデンと、20から25重量
％のバナジウムと、残余量のアルミニウムとを有
し、チタンを含まないマスター合金は公知である
（米国特許明細書第3387971号参照）。

このマスター合金は単一の段階で形成される。
その融点は、炭素、酸素、窒素、水素の混入量が
限定され、モリブデンとバナジウムとアルミニウ
ムの合計量が常に少なくとも99％であることによ
り1400℃以下になされる。

マスター合金からのチタン合金の製造はいくつ
かの注解が必要である。

種々の組成および比率のアルミニウム、モリブ
デン、バナジウムを含むチタンをベースとする合
金は、航空機および宇宙空間用機器を製造するの
に用いるため商業的に重要である。従つて、チタ
ン合金を製造するには、金属体の性質がほぼ等方
性になるようにベースとなる金属内における合金
要素が完全に均質に分配されることが特に重要で
ある。

2610℃の融点をもつモリブデンのような高融点
の、耐熱金属は、融点が1668℃にすぎない低融点
チタンの中では均質に融解させることは特に困難
である。

現存するモリブデン含有アルミニウムマスター
合金は、この問題を完全には解決していないこと
が経験上明らかである。このようなアルミニウム
マスター合金は、Al₁₂MO、Al₅MO、Al₃MO、
Al₂MO、AlMO₃を含む。これらの合金はマスタ
ー合金の形であつてもチタン内におけるモリブデ
ンの完全かつ均質の融解を達成することは難し
い。

非融解モリブデン合金、非融解モリブデン粒子
は、チタンをベースとする合金組成物内に分配さ
れたとき、その構造に、或はこの合金から製造さ
れた製品の強度に関して問題をもたらす。非融解
合金または粒子の混入しているところで亀裂が生
じる可能性があるからである。このような製品の
老化特性は劣悪であり、疲労に対する抵抗力は低
く、一般的にすべての強度に悪い影響を与える。

適当なマスター合金に合金組成金属を混入し、
次いでこれらをチタン海綿体と混合し、これを十
分な圧力で押圧して成形品とすることによつて、
チタンをベースとする合金内での満足できる程度
の均質性に近づけることは可能である。次いで、
これらの成形品は特殊な溶接法によつて融解電極
に転化され、これを放電炉融解によりインゴツト
し、種々のインゴツト再融解技術を用いて形成さ
れるチタン合金の均質性を向上させることができ
る。しかしながら、これらの方法は、極めて複雑
であり、またわずらわしいものである。

（発明の目的）本発明の目的は、上述の欠点を克服するマスタ
ー合金を提供することにある。

この発明の主要な目的は、比較的低い融点、高
いモリブデン含有率を有し、そのため改善された
特性を有し、均質性を保証するため従来要求され
ていたたいへん複雑な技術を用いずに、特に均質
なチタン合金の製造に利用し得るマスター合金を
提供することである。

本発明のさらに他の目的は、チタンをベースと
する合金を形成するため、チタン内において特に
高い可融性のモリブデンを多く含むマスター合金
を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、比較的多量のモリ
ブデンをチタン合金内へ導入することができる低
融点マスター合金を提供することにある。

（発明の構成） 1500℃以下の融点及び高いモリブデン含有率を
有し、チタン合金内においてモリブデンの均質な
融解と分配を驚くほど容易にするマスター合金を
提供し得ることが見出された。

本発明によるマスター合金は、モリブデンを25
〜36重量％、バナジウムを15〜18重量％かつモリ
ブデンをバナジウムの少なくとも1.4倍含有し、
さらに８重量％以下のチタン、残余分アルミニウ
ムを含有させて形成される。もつとも望ましいの
は、モリブデン含有率25重量％以上、通常少なく
とも27重量％以上である。

この合金にチタンを含ませないことも可能であ
るが、望ましくは１重量％以上、もつとも望まし
くは±１重量％の偏差内で７重量％のチタンを含
む。このようなマスター合金中のチタン含有量に
より、マスター合金の融点を低下調整することが
できる。

このマスター合金の融点は1500℃以下であり、
それ自体極めて均質である。

しかしながら、本発明のもつとも驚くべき特質
は、上述のモリブデン含有量とバナジウム含有量
の関係によつて、極めて多量のモリブデンをマス
ター合金に含ませることができ、このマスター合
金は、チタン内で極めて高い可融性を有し、チタ
ン合金内ではほぼ完全にモリブデンを融解させる
ことである。このことはモリブデン含有率が25重
量％を超える場合において実に驚くべきことであ
る。

本発明のマスター合金は、その他の長所を有す
る。例えば、容易にかつ低エネルギー消費で粉砕
され得る。

チタン合金を製造するための少量のチタンを含
むマスター合金は、先行技術となるドイツ特許公
開DE−OS2821406号に記載されている。しかし
この公報に記載されているマスター合金は、本発
明に係るものとは異なり、ジルコニウムを含んだ
マスター合金に関連するものである。

本発明のマスター合金には種々の製造方法があ
る。本発明の最良の実施例では、高純度のモリブ
デン／アルミニウム合金と高純度のバナジウム／
アルミニウム合金とが望ましい割合で結合され
て、所望の組成の本発明の合金を形成し、この混
合物を真空誘導炉でアルミニウム金属およびチタ
ン金属と結合して溶融体に形成される。

モリブデン／アルミニウム合金とバナジウム／
アルミニウム合金はそれぞれテルミツト法還元に
よつて形成され、従つて真空誘導炉へ導入するた
めの高度の純度を有している。

75重量％のモリブデンと25重量％のアルミニウ
ムを含むモリブデン／アルミニウム合金と、80重
量％のバナジウムと20重量％のアルミニウムを含
むバナジウム／アルミニウム合金とを使用し、
99.8％純度のアルミニウム金属および99.7％純度
のチタン金属を使用するのが望ましい。真空誘導
炉は、溶融体槽が攪拌されまたは誘導転位される
よう操作されるのが好ましく、溶融体が真空状態
で脱気された後に、すべての好ましくない酸化ア
ルミニウム混入物をテルミツト法で除去し高度に
均質の製品がもたらされるまでアルゴン等の保護
ガス雰囲気下に融解状態まで攪拌を継続する。

マスター合金は、アルゴンの存在下、約1510℃
で鋳造され、ヘリウムの存在下、望ましくは200
トルまたそれ以下の減圧状態で冷却される。

チタン合金は、真空誘導炉および／または電気
アーク炉内で製造され、固化したマスター合金は
目的とするチタン合金の所望の割合でチタンを含
んでいる。

（実施例）本発明の４種類の金属組成分のマスター合金の
望ましい製造方法は、特に高密度で不純物のない
高均質のマスター合金を保証することが見出され
た２段階法を用いる。

第２段階での精製は、例えば最大限0.008％の
窒素分および約0.02から0.04％の酸素分というか
なり低いレベルまで製品の不純物を減少させる真
空誘導炉によつて行われる。

この方法の第１段階では、モリブデン／アルミ
ニウム合金およびバナジウム／アルミニウム合金
は、焼却炉内でテルミツト還元法により、例えば
少なくとも99.9％の高純度の酸化モリブデン
（）と高純度のアルミニウムとを混合し、反応
混合物を焼熱することにより形成される。

テルミツト法反応は、スラグと金属分との効果
的分離を確実にし、かつスラグの粘度を減少させ
るためのフラツクス添加の必要もない。スラグの
ために必要であつた処理を省略できることは付加
的な汚染を導く機会を避けられるので大へん重要
である。混合および反応の化学量論によると、こ
の合金は75重量％のモリブデンと25重量％のアル
ミニウムを含むことができる。アルミニウムは、
酸化モリブデンまたは酸化バナジウムの酸素によ
る焼去を可能ならしめるように過剰量添加され
る。

同様の方法で、高純度の酸化バナジウムがアル
ミニウムと反応として、80から82重量％のバナジ
ウムと20から18重量％のアルミニウムを含むバナ
ジウム／アルミニウム合金をテルミツト法で調製
する。

第２融解段階は上述のように、出発物質モリブ
デンとアルミニウムの比率75：25のモリブデン／
アルミニウム合金、バナジウムとアルミニウムの
比率80：20のバナジウム／アルミニウム合金、純
度99.8％のアルミニウム、純度99.7％のチタン金
属を使用して真空誘導炉で行われ、これら出発物
質は真空ゲートを経てセラミツク製るつぼ中へ導
入され、誘導攪拌を行いつつ誘導的に加熱され
る。脱気後、アルゴン保護雰囲気下に、溶融金属
の攪拌を継続して最小限度の酸化アルミニウム混
入物をも除去するための精製処理が行われる。こ
の融解方法は融点を監視することにより正確に制
御され、溶融体はアルゴン下でスチールインゴツ
ト鋳型で鋳造され、冷却は不活性ガス、ことにヘ
リウムでの分圧下、少なくとも200トルの圧力下
で実行される。

行われた実験を以下の実施例に示す（単位はす
べて重量％である）。

実施例１真空誘導炉へ以下の諸成分を装填した。

4.728 Kg MoAl 73.6 ％ MO 1.852 Kg VAl 80.5 ％Ｖ 0.702 Kg Ti−スクラツプ 99.7 ％ Ti 2.718 Kg Al−細粒 99.7 ％ Al これを融解させ、脱気処理に付し、溶融状態に
維持する。鋳造はアルゴン雰囲気下、1510℃で行
われ、インゴツトはヘリウム雰囲気下、200トル
の圧力で３時間冷却される。

この生成品は9.51Kgであり、Al、Mo、Ｖ、Ti
の重量％の比率は43：35：15：７であり、以下の
ものを含む。

41.5 ％ Al 35.8 ％ Mo 15.1 ％Ｖ 6.9 ％ Ti 0.20 ％ Fe 0.08 ％ Si 0.022 ％ O₂ 0.007 ％ N₂ 0.016 ％Ｃ 0.001 ％Ｂ 0.015 ％ Cr 0.002 ％ Cu 0.002 ％ Mg 0.003 ％ Mn 0.009 ％ Ni 0.008 ％Ｐ 0.001 ％Ｓ 0.001 ％ Pb 0.03 ％Ｗ 0.002 ％Ｙ固相温度 1420±10℃ 液相温度 1460±10℃ 実施例２真空誘導炉へ以下の諸成分を装填した。

3.588 Kg MoAl 75.0 ％ MO 2.210 Kg VAl 81.0 ％Ｖ 0.702 Kg Ti−スクラツプ 99.7 ％ Ti 3.514 Kg Al−細粒 99.7 ％ Al 溶融は実施例１と同様に行われたが、鋳造温度
は1420℃であつた。

この生成品は9.85Kgであり、Al、Mo、Ｖ、Ti
の重量％の比率は48：27：18：７であり、以下の
ものを含む。

48.3 ％ Al 26.1 ％ Mo 17.9 ％Ｖ 7.1 ％ Ti 0.22 ％ Fe 0.075 ％ Si 0.028 ％ O₂ 0.008 ％ N₂ 0.01 ％Ｃ 0.001 ％Ｂ 0.013 ％ Cr 0.001 ％ Cu 0.002 ％ Mg 0.004 ％ Mn 0.005 ％ Ni 0.007 ％Ｐ 0.001 ％Ｓ 0.001 ％ Pb 0.01 ％Ｗ 0.001 ％Ｙ固相温度 1330±20℃ 液相温度 1365±20℃ 実施例１および２のマスター合金は、ハンマー
ミル中で容易に粉砕され、高モリブデン含有率を
有するチタン合金を製造するため、チタンととも
に真空誘導炉または電気アーク炉で融解される。
このチタン合金は、航空機または宇宙空間機器に
極めて効果的である。

製造された典型的な合金は６重量％またはそれ
以上のモリブデンと、マスター合金のモリブデン
に対する割合で決まる量のバナジウムと、マスタ
ー合金の比率で決まる量のアルミニウム、チタン
を含む。

Claims

【特許請求の範囲】１本質的に、25から36重量％のモリブデン、15
から18重量％のバナジウム、８重量％以下のチタ
ン及び残余重量％のアルミニウムとから成り、モ
リブデンの含有量がバナジウムの少なくとも1.4
倍であり、1500℃以下の融点を有するチタン合金
製造用マスター合金。２本質的に、25から36重量％のモリブデン、15
から18重量％のバナジウム、８重量％以下のチタ
ン及び残余重量％のアルミニウムとから成り、モ
リブデンの含有量がバナジウムの少なくとも1.4
倍であり、融点が1500℃以下のチタン製造用マス
ター合金製造方法であつて、テルミツト法により
モリブデン／アルミニウム合金とバナジウム／ア
ルミニウム合金を製造し、真空誘導炉内で該モリ
ブデン／アルミニウム合金、バナジウム／アルミ
ニウム合金、アルミニウム金属及びチタン金属を
融解し、この融解物を鋳造する各工程を含むマス
ター合金の製造方法。３上記モリブデン／アルミニウム合金が約75重
量％のモリブデン及び約25重量％のアルミニウム
からなり、上記バナジウム／アルミニウム合金が
約80重量％のバナジウム及び約20重量％のアルミ
ニウムからなり、上記アルミニウム金属が99.8％
の純度であり、上記チタン金属が99.7％の純度で
ある特許請求の範囲第２項によるマスター合金の
製造方法。４真空誘導炉内での融解が炉内での融解物の誘
導運動をともなつて行われ、真空脱気後、保護ガ
スの存在下に多量の混在アルミニウム酸化物を十
分に除去し、均質な融解物を形成する特許請求の
範囲第２項によるマスター合金の製造方法。５上記の均質な融解物が最高1510℃の温度にお
いてアルゴンの存在下に鋳造され、次いでヘリウ
ムの存在下に最高200トルの圧力で冷却される特
許請求の範囲第４項によるマスター合金の製造方
法。