JPH05148567A - 高密度粉末焼結用チタン合金 - Google Patents
高密度粉末焼結用チタン合金Info
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- JPH05148567A JPH05148567A JP3308704A JP30870491A JPH05148567A JP H05148567 A JPH05148567 A JP H05148567A JP 3308704 A JP3308704 A JP 3308704A JP 30870491 A JP30870491 A JP 30870491A JP H05148567 A JPH05148567 A JP H05148567A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】安価にかつ生産性良く高密度化できる高密度粉
末焼結チタン合金を提供することを目的とする。 【構成】Ｆｅ、Ｎｉ、及びＣｏからなる群から選択され
る１種又は２種以上の元素を含有し、かつこれらの含有
量が、 ０．５≦０．５Ｆｅ＋Ｎｉ＋０．６Ｃｏ≦４（重量％） の条件を満足し、残部がＴｉ及び不可避的不純物からな
る高密度粉末焼結用チタン合金。
末焼結チタン合金を提供することを目的とする。 【構成】Ｆｅ、Ｎｉ、及びＣｏからなる群から選択され
る１種又は２種以上の元素を含有し、かつこれらの含有
量が、 ０．５≦０．５Ｆｅ＋Ｎｉ＋０．６Ｃｏ≦４（重量％） の条件を満足し、残部がＴｉ及び不可避的不純物からな
る高密度粉末焼結用チタン合金。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、機械的特性に優れた
高密度粉末焼結用チタン合金に関する。
高密度粉末焼結用チタン合金に関する。
【０００２】
【従来技術及び発明が解決するための手段】チタン合金
は軽量かつ高強度であり、しかも耐食性に優れているた
め産業部品から民生部品まで幅広い応用が期待されてい
る。特に、このような性質を生かして自動車部品に適用
することが検討されている。しかし、溶製材から機械加
工あるいは冷間加工によって製造する方法では、機械的
性質の優れたものが得られるものの、チタンは難加工性
材料であるため加工が難しく、コストが高いという欠点
がある。このような欠点を回避するため、チタン合金の
素粉末を混合し、所定の形状に成形した後、真空焼成し
て焼結体を得る粉末冶金技術の適用が試みられている。
しかしながら、粉末冶金技術を用いた場合、製品に空孔
が残留するため、製品の機械的性質、特に延性及び疲労
強度が溶製材に比べて低いという問題がある。
は軽量かつ高強度であり、しかも耐食性に優れているた
め産業部品から民生部品まで幅広い応用が期待されてい
る。特に、このような性質を生かして自動車部品に適用
することが検討されている。しかし、溶製材から機械加
工あるいは冷間加工によって製造する方法では、機械的
性質の優れたものが得られるものの、チタンは難加工性
材料であるため加工が難しく、コストが高いという欠点
がある。このような欠点を回避するため、チタン合金の
素粉末を混合し、所定の形状に成形した後、真空焼成し
て焼結体を得る粉末冶金技術の適用が試みられている。
しかしながら、粉末冶金技術を用いた場合、製品に空孔
が残留するため、製品の機械的性質、特に延性及び疲労
強度が溶製材に比べて低いという問題がある。
【０００３】空孔を消滅させて焼結後の密度を上げるた
めに、焼結後にＨＩＰ（熱間静水圧プレス）処理を行う
ことが試みられている（J.E.Smugeresky et al.Powder
Metallugy ,1981 及び萩原ら，鉄と鋼，１９８６（又
は特公平１−２９８６４）など）。ＨＩＰ処理を行えば
確かに密度が上昇し、溶製・鍛造材の特性とほぼ同じ粉
末焼結材が得られ、特に延性（伸び、絞り）が向上する
が、製造単価が極めて高くなってしまう。
めに、焼結後にＨＩＰ（熱間静水圧プレス）処理を行う
ことが試みられている（J.E.Smugeresky et al.Powder
Metallugy ,1981 及び萩原ら，鉄と鋼，１９８６（又
は特公平１−２９８６４）など）。ＨＩＰ処理を行えば
確かに密度が上昇し、溶製・鍛造材の特性とほぼ同じ粉
末焼結材が得られ、特に延性（伸び、絞り）が向上する
が、製造単価が極めて高くなってしまう。
【０００４】他の方法としては液相が出現する温度で焼
結を行うものがある（文献は？）。これは、部分的に液
相を出現させ、液相により空隙を充填しようとするもの
である。しかしこの方法においては、部分的に液相にな
った部分が凝固して生じた異相が一般的に脆く、その結
果得られた製品も脆いという欠点を有している。すなわ
ち、密度は高くできるものの機械的特性が悪くなってし
まう。また、焼結温度と機械的性質との関係が微妙であ
り、わずかの温度変化で特性が大きく変化するという欠
点もある。
結を行うものがある（文献は？）。これは、部分的に液
相を出現させ、液相により空隙を充填しようとするもの
である。しかしこの方法においては、部分的に液相にな
った部分が凝固して生じた異相が一般的に脆く、その結
果得られた製品も脆いという欠点を有している。すなわ
ち、密度は高くできるものの機械的特性が悪くなってし
まう。また、焼結温度と機械的性質との関係が微妙であ
り、わずかの温度変化で特性が大きく変化するという欠
点もある。
【０００５】さらに、粉末冶金技術により粉末焼結チタ
ン合金を製造する場合にはには、製品に空孔が残留する
という問題の他に、焼結工程を経るため生産性が低いと
いう問題がある。すなわち、Ｔｉは高融点金属であるか
ら焼結のための温度が高く、時間も長い。従って、低温
短時間焼結が可能なことが望まれているが、上記２つの
方法ではこのことを達成することができない。特に、後
者の方法の場合には液相が生じる高温での焼成を行うた
め、このような要求を満足することは本質的に不可能で
ある。このように、緻密で空孔が少ない粉末焼結体を安
価にかつ生産性良く得る技術は未だ確立されていない。
この発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、
安価にかつ生産性良く高密度化できる高密度粉末焼結チ
タン合金を提供することを目的とする。
ン合金を製造する場合にはには、製品に空孔が残留する
という問題の他に、焼結工程を経るため生産性が低いと
いう問題がある。すなわち、Ｔｉは高融点金属であるか
ら焼結のための温度が高く、時間も長い。従って、低温
短時間焼結が可能なことが望まれているが、上記２つの
方法ではこのことを達成することができない。特に、後
者の方法の場合には液相が生じる高温での焼成を行うた
め、このような要求を満足することは本質的に不可能で
ある。このように、緻密で空孔が少ない粉末焼結体を安
価にかつ生産性良く得る技術は未だ確立されていない。
この発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、
安価にかつ生産性良く高密度化できる高密度粉末焼結チ
タン合金を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び作用】この発明は、上
記課題を解決するために、Ｆｅ、Ｎｉ、及びＣｏからな
る群から選択される１種又は２種以上の元素を含有し、
かつこれらの含有量が、０．５≦０．５Ｆｅ＋Ｎｉ＋
０．６Ｃｏ≦４（重量％）の条件を満足し、残部がＴｉ
及び不可避的不純物からなることを特徴とする高密度粉
末焼結用チタン合金を提供する。
記課題を解決するために、Ｆｅ、Ｎｉ、及びＣｏからな
る群から選択される１種又は２種以上の元素を含有し、
かつこれらの含有量が、０．５≦０．５Ｆｅ＋Ｎｉ＋
０．６Ｃｏ≦４（重量％）の条件を満足し、残部がＴｉ
及び不可避的不純物からなることを特徴とする高密度粉
末焼結用チタン合金を提供する。
【０００７】また、この組成に、重量％で、１０％以下
のＡｌ、２０％以下のＭｏ、１５％以下のＮｂ、１５％
以下のＴａ、２５％以下のＶ、１０％以下のＡｇ、５％
以下のＢ、５％以下のＢｅ、１５％以下のＣｒ、５％以
下のＣｕ、１５％以下のＭｎ、５％以下のＰｂ、５％以
下のＰｄ、５％以下のＳｉ、１０％以下のＷ、１５％以
下のＳｎ、１０％以下のＺｒ、及び１％以下のＯから選
択される１種又は２種以上を、２種以上の場合には合計
で３０％以下の範囲で、さらに含有していてもよい。
のＡｌ、２０％以下のＭｏ、１５％以下のＮｂ、１５％
以下のＴａ、２５％以下のＶ、１０％以下のＡｇ、５％
以下のＢ、５％以下のＢｅ、１５％以下のＣｒ、５％以
下のＣｕ、１５％以下のＭｎ、５％以下のＰｂ、５％以
下のＰｄ、５％以下のＳｉ、１０％以下のＷ、１５％以
下のＳｎ、１０％以下のＺｒ、及び１％以下のＯから選
択される１種又は２種以上を、２種以上の場合には合計
で３０％以下の範囲で、さらに含有していてもよい。
【０００８】本願発明者らは、緻密で空孔が少ない粉末
焼結体を安価にかつ生産性良く得るために、合金組成の
観点から種々検討を重ねた。すなわち、ＨＩＰなどの処
理を施すことなく、低温短時間で緻密に焼結可能な組成
を検討した。低温短時間で緻密に焼結させるためには焼
結速度が高いことが必要であるが、そのためにはＴｉ中
での拡散速度が大きく、かつＴｉに対して合金元素とし
て作用し、機械的性質に悪影響を及ぼさない元素を適量
添加すればよいという結論を得た。
焼結体を安価にかつ生産性良く得るために、合金組成の
観点から種々検討を重ねた。すなわち、ＨＩＰなどの処
理を施すことなく、低温短時間で緻密に焼結可能な組成
を検討した。低温短時間で緻密に焼結させるためには焼
結速度が高いことが必要であるが、そのためにはＴｉ中
での拡散速度が大きく、かつＴｉに対して合金元素とし
て作用し、機械的性質に悪影響を及ぼさない元素を適量
添加すればよいという結論を得た。
【０００９】βＴｉ中での拡散速度が大きい元素を調査
した結果、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏがこのような元素に該当す
ることがわかった。すなわち、これらの元素の拡散速度
（拡散係数）は９５０℃において１０-11 オーダー（ｍ
2 ・sec -1）であり、Ｔｉの自己拡散速度である１０
-13 よりも１００倍大きい。また、これらの元素は強度
上昇に寄与する。この発明は、このような知見に基づい
てなされたものであり、ＴｉにＦｅ，Ｎｉ，Ｃｏを適量
添加することを特徴とするものである。次に、組成限定
理由について説明する。
した結果、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏがこのような元素に該当す
ることがわかった。すなわち、これらの元素の拡散速度
（拡散係数）は９５０℃において１０-11 オーダー（ｍ
2 ・sec -1）であり、Ｔｉの自己拡散速度である１０
-13 よりも１００倍大きい。また、これらの元素は強度
上昇に寄与する。この発明は、このような知見に基づい
てなされたものであり、ＴｉにＦｅ，Ｎｉ，Ｃｏを適量
添加することを特徴とするものである。次に、組成限定
理由について説明する。
【００１０】真島らの研究（粉体および粉末冶金，１９
８７）によると、Ｆｅ，Ｎｉ，ＣｏとＴｉとの２元系状
態図において固液共存領域に入らない組成近傍までは緻
密化が進む可能性がある。また、これらの２元状態図か
ら、１２００℃で固液共存が発現する組成は、Ｆｅで１
５％、Ｎｉで７％、Ｃｏで１１％であることがわかる。
しかし、これらの量が多いと延性（靭性）が低下してし
まう。従って、これらを単独で添加する場合の上限をＦ
ｅ８％、Ｎｉ４％、Ｃｏ６．６７％に規定する。また、
これらの量が少なすぎても緻密化の効果が得られない。
従って、これらを単独で添加する場合の下限をＦｅ１
％、Ｎｉ０．５％、Ｃｏ０．８３％に規定する。しか
し、これらは同様の作用を有するため合計量で規定する
必要がある。従って、以下の式を満足するように、これ
らの含有量を規定する。０．５≦０．５Ｆｅ＋Ｎｉ＋
０．６Ｃｏ≦４（重量％）
８７）によると、Ｆｅ，Ｎｉ，ＣｏとＴｉとの２元系状
態図において固液共存領域に入らない組成近傍までは緻
密化が進む可能性がある。また、これらの２元状態図か
ら、１２００℃で固液共存が発現する組成は、Ｆｅで１
５％、Ｎｉで７％、Ｃｏで１１％であることがわかる。
しかし、これらの量が多いと延性（靭性）が低下してし
まう。従って、これらを単独で添加する場合の上限をＦ
ｅ８％、Ｎｉ４％、Ｃｏ６．６７％に規定する。また、
これらの量が少なすぎても緻密化の効果が得られない。
従って、これらを単独で添加する場合の下限をＦｅ１
％、Ｎｉ０．５％、Ｃｏ０．８３％に規定する。しか
し、これらは同様の作用を有するため合計量で規定する
必要がある。従って、以下の式を満足するように、これ
らの含有量を規定する。０．５≦０．５Ｆｅ＋Ｎｉ＋
０．６Ｃｏ≦４（重量％）
【００１１】また、Ａｌ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｖ，Ａ
ｇ，Ｂ，Ｂｅ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｍｎ，Ｐｂ，Ｐｄ，Ｓｉ，
Ｗ，Ｓｎ，Ｚｒ，及びＯなどは、溶製材の添加元素とし
て用いられ、この発明において意図している焼結性を妨
げないので、通常の溶製材と同じ思想で適量添加するこ
とができる。Ａｌ及びＯはα安定化元素であり、上述の
範囲で含有させることによりＴｉに固溶して著しく強度
を高める。Ｍｏ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｖはβ安定化元素であ
り、Ｔｉに全率固溶する。これらを上述の範囲で含有さ
せることにより強度が上昇する。
ｇ，Ｂ，Ｂｅ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｍｎ，Ｐｂ，Ｐｄ，Ｓｉ，
Ｗ，Ｓｎ，Ｚｒ，及びＯなどは、溶製材の添加元素とし
て用いられ、この発明において意図している焼結性を妨
げないので、通常の溶製材と同じ思想で適量添加するこ
とができる。Ａｌ及びＯはα安定化元素であり、上述の
範囲で含有させることによりＴｉに固溶して著しく強度
を高める。Ｍｏ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｖはβ安定化元素であ
り、Ｔｉに全率固溶する。これらを上述の範囲で含有さ
せることにより強度が上昇する。
【００１２】Ａｇ，Ｂ，Ｂｅ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｍｎ，Ｐ
Ｂ，Ｐｄ，Ｓｉ，Ｗはβ安定化元素であり、Ｔｉと共析
反応を生じる。これらを上述の範囲で含有させることに
よりやはり強度が上昇する。Ｓｎ，Ｚｎは中性元素であ
り、α相、β相に均一に固溶し、静的強度の他クリープ
強度をも改善する。
Ｂ，Ｐｄ，Ｓｉ，Ｗはβ安定化元素であり、Ｔｉと共析
反応を生じる。これらを上述の範囲で含有させることに
よりやはり強度が上昇する。Ｓｎ，Ｚｎは中性元素であ
り、α相、β相に均一に固溶し、静的強度の他クリープ
強度をも改善する。
【００１３】このように規定される本発明の粉末焼結用
チタン合金は、チタン粉末と予め合金化された合金粉末
とを混合し、その混合粉末を成形して焼結するといった
方法で製造することが好ましい。この方法を採用するこ
とにより、均一性が良好となり、緻密化を促進すること
ができる。このような方法としては、特公平２−５０１
７２号公報に記載されているものがある。これは、
チタン合金は、チタン粉末と予め合金化された合金粉末
とを混合し、その混合粉末を成形して焼結するといった
方法で製造することが好ましい。この方法を採用するこ
とにより、均一性が良好となり、緻密化を促進すること
ができる。このような方法としては、特公平２−５０１
７２号公報に記載されているものがある。これは、
【００１４】（ａ）２つ以上の金属からなる予備合金で
あって、チタンと合金化可能な合金形成粒子を高いエネ
ルギーを付与できる粉砕機を用いて、平均粒径０．５乃
至２０μｍの大きさに粉砕し、
あって、チタンと合金化可能な合金形成粒子を高いエネ
ルギーを付与できる粉砕機を用いて、平均粒径０．５乃
至２０μｍの大きさに粉砕し、
【００１５】（ｂ）これと平均粒径４０乃至１７７μｍ
のチタン基金属粒子とを混合し、このチタン基金属粒子
の重量配合比が７０乃至９５％、残部が前記合金形成粒
子である粉末混合物を形成し、（ｃ）前記粉末混合物
を、理論値の８０乃至９０％の密度を有する圧粉体に成
形し、（ｄ）前記圧粉体を、液相が生成する温度未満で
焼結すること、を骨子としたものである。
のチタン基金属粒子とを混合し、このチタン基金属粒子
の重量配合比が７０乃至９５％、残部が前記合金形成粒
子である粉末混合物を形成し、（ｃ）前記粉末混合物
を、理論値の８０乃至９０％の密度を有する圧粉体に成
形し、（ｄ）前記圧粉体を、液相が生成する温度未満で
焼結すること、を骨子としたものである。
【００１６】この方法を用いることにより理論密度の９
９．０乃至９９．８％の密度のチタン合金焼結体を得る
ことができ、単に素粉末を混合して作成したチタン合金
の９４．５乃至９６．５％よりもはるかに高い密度を得
ることが可能になる。機械的性質も溶製・鍛造チタン合
金とほぼ同一となる。従来用いられていた組成のチタン
合金ではこの方法により焼結温度１２６０℃で４時間か
かって焼結可能であったが、本発明の組成のチタン合金
では、さらに低温短時間で焼結することが可能となる。
９．０乃至９９．８％の密度のチタン合金焼結体を得る
ことができ、単に素粉末を混合して作成したチタン合金
の９４．５乃至９６．５％よりもはるかに高い密度を得
ることが可能になる。機械的性質も溶製・鍛造チタン合
金とほぼ同一となる。従来用いられていた組成のチタン
合金ではこの方法により焼結温度１２６０℃で４時間か
かって焼結可能であったが、本発明の組成のチタン合金
では、さらに低温短時間で焼結することが可能となる。
【００１７】
【実施例】以下、この発明の実施例について説明する。 （実施例１）
【００１８】表１，２に示す組成を有するチタン合金と
なるように、原料粉末を配合した。表１の組成番号１乃
至１９は本発明の範囲内の実施例であり、表２の組成番
号２０乃至２７はその範囲から外れる比較例である。な
お、表１，２中、ＥＱ１は、０．５Ｆｅ＋Ｎｉ＋０．６
Ｃｏを表わす。
なるように、原料粉末を配合した。表１の組成番号１乃
至１９は本発明の範囲内の実施例であり、表２の組成番
号２０乃至２７はその範囲から外れる比較例である。な
お、表１，２中、ＥＱ１は、０．５Ｆｅ＋Ｎｉ＋０．６
Ｃｏを表わす。
【００１９】表１，２中、Ｆｅ，Ｎｉ及びＣｏのいずれ
かを単独添加したものについては、添加原料として平均
粒径約２μｍの単元素粉末を用いた。また、２種以上の
元素を合金元素として含有する合金系については、夫々
の組成に対応するマスターアロイ粉末を製造した。
かを単独添加したものについては、添加原料として平均
粒径約２μｍの単元素粉末を用いた。また、２種以上の
元素を合金元素として含有する合金系については、夫々
の組成に対応するマスターアロイ粉末を製造した。
【００２０】この場合に、マスターアロイ粉末は以下の
ように製造した。先ず夫々の組成のマスターアロイをア
ルゴン雰囲気アーク溶解炉で溶製し、凝固後−１００メ
ッシュに粗粉砕し、直径約３mmの鋼球約１０kgと、フレ
オン２リットルとともにアトライターに入れ、約６０分
間粉砕した。その後、粉砕後の粉末をアトライターから
取り出し、乾燥した。このようにして製造されたマスタ
ーアロイ粉末粒子の粒径をレーザーマイクロンサイザー
で測定した結果、その平均粒径は３〜５μｍであった。
ように製造した。先ず夫々の組成のマスターアロイをア
ルゴン雰囲気アーク溶解炉で溶製し、凝固後−１００メ
ッシュに粗粉砕し、直径約３mmの鋼球約１０kgと、フレ
オン２リットルとともにアトライターに入れ、約６０分
間粉砕した。その後、粉砕後の粉末をアトライターから
取り出し、乾燥した。このようにして製造されたマスタ
ーアロイ粉末粒子の粒径をレーザーマイクロンサイザー
で測定した結果、その平均粒径は３〜５μｍであった。
【００２１】これら単元素粉末、マスターアロイ粉末
と、−１００メッシュ（平均粒径約７５μｍ）の純チタ
ン粉末とを、表１に示す各組成になるように、Ｖブレン
ダーによって混合した。そして、このようにして製造し
た混合粉末を鋼製金型に充填し、圧力５．０tonf／cm2
で４×４×１５（mm) の圧粉体に成形した。圧粉体の密
度は理論値の約８５％であった。
と、−１００メッシュ（平均粒径約７５μｍ）の純チタ
ン粉末とを、表１に示す各組成になるように、Ｖブレン
ダーによって混合した。そして、このようにして製造し
た混合粉末を鋼製金型に充填し、圧力５．０tonf／cm2
で４×４×１５（mm) の圧粉体に成形した。圧粉体の密
度は理論値の約８５％であった。
【００２２】このようにして成形した各組成の圧粉体を
熱膨張試験機にセットし、その中を１０-5Torrオーダー
の真空にした後、１０℃／min で１２５０℃まで加熱し
た。表１にこの加熱によって焼結された各組成の焼結体
の密度が９９％となる温度を示した。なお、９９％まで
焼結するとき、試験片がほぼ５％収縮することから、試
験片が０．７５mm（元の長さ１５mmの５％）収縮した点
を密度９９％とした。表１に示すように、本発明の範囲
内であれば、１２００℃未満という低い温度で９９％の
密度が得られることが確認された。
熱膨張試験機にセットし、その中を１０-5Torrオーダー
の真空にした後、１０℃／min で１２５０℃まで加熱し
た。表１にこの加熱によって焼結された各組成の焼結体
の密度が９９％となる温度を示した。なお、９９％まで
焼結するとき、試験片がほぼ５％収縮することから、試
験片が０．７５mm（元の長さ１５mmの５％）収縮した点
を密度９９％とした。表１に示すように、本発明の範囲
内であれば、１２００℃未満という低い温度で９９％の
密度が得られることが確認された。
【００２３】図１は、０．５Ｆｅ＋Ｎｉ＋０．６Ｃｏの
値と密度が９９％に達する温度との関係を示したもので
ある。この図から明らかなように、０．５Ｆｅ＋Ｎｉ＋
０．６Ｃｏの値が増加するに従って、その温度が低下す
ることがわかる。そして、このような効果は、０．５Ｆ
ｅ＋Ｎｉ＋０．６Ｃｏの値が０．５％以上で顕著となる
ことがわかる。また、表１にはＦｅ，Ｎｉ，Ｃｏの単独
の添加量も示しているが、各元素とも、ほぼ等価な効果
を示すことがわかる。また、組成番号１７〜１９は他の
合金元素としてＡｌ及びＶを添加したものであるが、こ
れらが含まれていても焼結性に悪影響を与えないことが
確認された。
値と密度が９９％に達する温度との関係を示したもので
ある。この図から明らかなように、０．５Ｆｅ＋Ｎｉ＋
０．６Ｃｏの値が増加するに従って、その温度が低下す
ることがわかる。そして、このような効果は、０．５Ｆ
ｅ＋Ｎｉ＋０．６Ｃｏの値が０．５％以上で顕著となる
ことがわかる。また、表１にはＦｅ，Ｎｉ，Ｃｏの単独
の添加量も示しているが、各元素とも、ほぼ等価な効果
を示すことがわかる。また、組成番号１７〜１９は他の
合金元素としてＡｌ及びＶを添加したものであるが、こ
れらが含まれていても焼結性に悪影響を与えないことが
確認された。
【００２４】これに対して、０．５Ｆｅ＋Ｎｉ＋０．６
Ｃｏの値が０．５％未満である比較例の組成番号２０，
２４，２６，２７の場合には、表２に示すように、密度
が９９％となる温度が急激に高温側に移行し１２００℃
を超える温度となった。また、これらのうち組成番号２
０及び２４では最終密度が９９％にならなかった。 （実施例２）
Ｃｏの値が０．５％未満である比較例の組成番号２０，
２４，２６，２７の場合には、表２に示すように、密度
が９９％となる温度が急激に高温側に移行し１２００℃
を超える温度となった。また、これらのうち組成番号２
０及び２４では最終密度が９９％にならなかった。 （実施例２）
【００２５】実施例１と同様な手順で各組成の混合粉末
により４×４×１５（mm）の圧粉体を作成して、熱膨張
試験機にセットし、その中を１０-5Torrオーダーの真空
にした後、１０℃／min で１１５０℃まで昇温し、その
温度で４時間保持した。この間の試験片の収縮量から、
密度が理論密度の９９．５％になるまでに要する時間を
求めた。表１にその値を示す。なお、９９．５％まで焼
結するとき、試験片がほぼ５．２％収縮することから、
試験片が０．７８mm（元の長さ１５mmの５．２％）収縮
した点を密度９９．５％とした。表１に示すように、本
発明の範囲内であれば最大１９３分間と短時間で９９．
５％という密度が得られることが確認された。
により４×４×１５（mm）の圧粉体を作成して、熱膨張
試験機にセットし、その中を１０-5Torrオーダーの真空
にした後、１０℃／min で１１５０℃まで昇温し、その
温度で４時間保持した。この間の試験片の収縮量から、
密度が理論密度の９９．５％になるまでに要する時間を
求めた。表１にその値を示す。なお、９９．５％まで焼
結するとき、試験片がほぼ５．２％収縮することから、
試験片が０．７８mm（元の長さ１５mmの５．２％）収縮
した点を密度９９．５％とした。表１に示すように、本
発明の範囲内であれば最大１９３分間と短時間で９９．
５％という密度が得られることが確認された。
【００２６】図２は、０．５Ｆｅ＋Ｎｉ＋０．６Ｃｏの
値と密度が９９．５％に達する時間との関係を示したも
のである。この図から明らかなように、０．５Ｆｅ＋Ｎ
ｉ＋０．６Ｃｏの値が増加するに従って、１１５０℃に
おいて密度が９９．５％になるのに要する時間が短縮さ
れることがわかる。また、このような効果は、０．５Ｆ
ｅ＋Ｎｉ＋０．６Ｃｏの値が０．５％以上で顕著となる
ことがわかる。
値と密度が９９．５％に達する時間との関係を示したも
のである。この図から明らかなように、０．５Ｆｅ＋Ｎ
ｉ＋０．６Ｃｏの値が増加するに従って、１１５０℃に
おいて密度が９９．５％になるのに要する時間が短縮さ
れることがわかる。また、このような効果は、０．５Ｆ
ｅ＋Ｎｉ＋０．６Ｃｏの値が０．５％以上で顕著となる
ことがわかる。
【００２７】これに対して、０．５Ｆｅ＋Ｎｉ＋０．６
Ｃｏの値が０．５％未満である比較例の組成番号２０，
２４，２６，２７の場合には、表２に示すように、４時
間では密度が９９．５％にならなかった。 （実施例３）
Ｃｏの値が０．５％未満である比較例の組成番号２０，
２４，２６，２７の場合には、表２に示すように、４時
間では密度が９９．５％にならなかった。 （実施例３）
【００２８】実施例１と同様な手順で各組成の混合粉末
により１３×１３×６９（mm）の圧粉体を成形した後、
１０-5Torrオーダーの真空中において１２５０℃で４時
間の焼結を行った。このようにして作製した各組成の焼
結体から平行部の径６．２５mm、標点間距離２５mmの引
張試験片を作製し、常温で引張試験を実施した。表１，
２にその際の引張強さ及び破断伸びの値を併せて示す。
表１から明らかなように、本発明の範囲内の組成では、
引張強さ及び破断伸びとも十分な値を示すことが確認さ
れた。
により１３×１３×６９（mm）の圧粉体を成形した後、
１０-5Torrオーダーの真空中において１２５０℃で４時
間の焼結を行った。このようにして作製した各組成の焼
結体から平行部の径６．２５mm、標点間距離２５mmの引
張試験片を作製し、常温で引張試験を実施した。表１，
２にその際の引張強さ及び破断伸びの値を併せて示す。
表１から明らかなように、本発明の範囲内の組成では、
引張強さ及び破断伸びとも十分な値を示すことが確認さ
れた。
【００２９】図３は、０．５Ｆｅ＋Ｎｉ＋０．６Ｃｏの
値と破断伸びとの関係を示したものである。この図から
明らかなように、破断伸びは０．５Ｆｅ＋Ｎｉ＋０．６
Ｃｏの値が増加するに従って低下する傾向にあり、この
値が４．０％を超えると伸びが急激に低下することがわ
かる。
値と破断伸びとの関係を示したものである。この図から
明らかなように、破断伸びは０．５Ｆｅ＋Ｎｉ＋０．６
Ｃｏの値が増加するに従って低下する傾向にあり、この
値が４．０％を超えると伸びが急激に低下することがわ
かる。
【００３０】すなわち、表２に示すように、０．５Ｆｅ
＋Ｎｉ＋０．６Ｃｏの値が４．０％を超える比較例の組
成番号２１，２２，２３，２５は破断伸びが３％以下と
極めて低く、０．５Ｆｅ＋Ｎｉ＋０．６Ｃｏの値が４．
０％を超える添加は好ましくないことが確認された。こ
れは、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏの過剰添加が金属間化合物の生
成を助長し、靭性が著しく低下する結果であると考えら
れる。
＋Ｎｉ＋０．６Ｃｏの値が４．０％を超える比較例の組
成番号２１，２２，２３，２５は破断伸びが３％以下と
極めて低く、０．５Ｆｅ＋Ｎｉ＋０．６Ｃｏの値が４．
０％を超える添加は好ましくないことが確認された。こ
れは、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏの過剰添加が金属間化合物の生
成を助長し、靭性が著しく低下する結果であると考えら
れる。
【００３１】なお、合金元素としてＡｌ，Ｖを添加した
組成番号１７〜１９については、引張強度が高いことが
確認される。例えば合金番号２と１７とを比較すると引
張強度が３９kgf ／cm2 も上昇している。すなわち、Ａ
ｌ，Ｖの添加により強度が上昇することが確認された。
組成番号１７〜１９については、引張強度が高いことが
確認される。例えば合金番号２と１７とを比較すると引
張強度が３９kgf ／cm2 も上昇している。すなわち、Ａ
ｌ，Ｖの添加により強度が上昇することが確認された。
【００３２】
【表１】
【００３３】
【表２】
【００３４】
【発明の効果】この発明によれば、安価にかつ生産性良
く高密度化できる高密度粉末焼結チタン合金が提供され
る。
く高密度化できる高密度粉末焼結チタン合金が提供され
る。
【図１】０．５Ｆｅ＋Ｎｉ＋０．６Ｃｏと密度が９９％
に達する温度との関係を示す図。
に達する温度との関係を示す図。
【図２】０．５Ｆｅ＋Ｎｉ＋０．６Ｃｏと密度が９９．
５％に達するのに要する時間との関係を示す図。
５％に達するのに要する時間との関係を示す図。
【図３】０．５Ｆｅ＋Ｎｉ＋０．６Ｃｏと伸びとの関係
を示す図。
を示す図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今藤 雄治 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｆｅ、Ｎｉ、及びＣｏからなる群から選
択される１種または２種以上の元素を含有し、かつこれ
らの含有量が、 ０．５≦０．５Ｆｅ＋Ｎｉ＋０．６Ｃｏ≦４（重量％） の条件を満足し、残部がＴｉ及び不可避的不純物からな
ることを特徴とする高密度粉末焼結用チタン合金。 - 【請求項２】 重量％で、１０％以下のＡｌ、２０％以
下のＭｏ、１５％以下のＮｂ、１５％以下のＴａ、２５
％以下のＶ、１０％以下のＡｇ、５％以下のＢ、５％以
下のＢｅ、１５％以下のＣｒ、５％以下のＣｕ、１５％
以下のＭｎ、５％以下のＰｂ、５％以下のＰｄ、５％以
下のＳｉ、１０％以下のＷ、１５％以下のＳｎ、１０％
以下のＺｒ、及び１％以下のＯから選択される１種又は
２種以上を、２種以上の場合には合計で３０％以下の範
囲で、さらに含有していることを特徴とする請求項１に
記載の高密度粉末焼結用チタン合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3308704A JP2737487B2 (ja) | 1991-11-25 | 1991-11-25 | 高密度粉末焼結用チタン合金の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3308704A JP2737487B2 (ja) | 1991-11-25 | 1991-11-25 | 高密度粉末焼結用チタン合金の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05148567A true JPH05148567A (ja) | 1993-06-15 |
| JP2737487B2 JP2737487B2 (ja) | 1998-04-08 |
Family
ID=17984279
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3308704A Expired - Fee Related JP2737487B2 (ja) | 1991-11-25 | 1991-11-25 | 高密度粉末焼結用チタン合金の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2737487B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05171321A (ja) * | 1991-12-24 | 1993-07-09 | Nkk Corp | 高密度粉末焼結用チタン合金 |
| WO2011152553A1 (ja) * | 2010-05-31 | 2011-12-08 | 東邦チタニウム株式会社 | 銅粉、クロム粉または鉄粉を配合したチタン合金複合粉、これを原料としたチタン合金材及びその製造方法 |
| WO2020085586A1 (ko) * | 2017-11-09 | 2020-04-30 | 한국기계연구원 | 융점 1,900℃ 이하 원소로 구성된 고강도 고연성 타이타늄 합금 |
| CN114072247A (zh) * | 2019-03-28 | 2022-02-18 | 欧瑞康Am有限公司 | 用于快速凝固加工的钛合金 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5051013A (ja) * | 1973-09-05 | 1975-05-07 | ||
| JPS5171206A (ja) * | 1974-12-18 | 1976-06-19 | Sumitomo Electric Industries | Kokyodochitanshoketsugokin no seizoho |
| JPS62263940A (ja) * | 1986-05-10 | 1987-11-16 | Keiichiro Shoji | Ｔｉ−Ｆｅ系焼結合金の熱処理方法 |
| JPH02290933A (ja) * | 1989-02-02 | 1990-11-30 | Nippon Steel Corp | 高疲労強度を有するチタン合金の製造方法 |
| JPH051342A (ja) * | 1991-06-24 | 1993-01-08 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | チタン系合金およびチタン系焼結合金の製造方法 |
| JPH05148568A (ja) * | 1991-11-25 | 1993-06-15 | Nkk Corp | 高密度粉末焼結用チタン合金 |
-
1991
- 1991-11-25 JP JP3308704A patent/JP2737487B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
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| WO2011152553A1 (ja) * | 2010-05-31 | 2011-12-08 | 東邦チタニウム株式会社 | 銅粉、クロム粉または鉄粉を配合したチタン合金複合粉、これを原料としたチタン合金材及びその製造方法 |
| CN102905822A (zh) * | 2010-05-31 | 2013-01-30 | 东邦钛株式会社 | 配合铜粉、铬粉或铁粉而成的钛合金复合粉、以其为原料的钛合金材料及其制造方法 |
| JP5889786B2 (ja) * | 2010-05-31 | 2016-03-22 | 東邦チタニウム株式会社 | 銅粉、クロム粉または鉄粉を配合したチタン合金混合粉およびその製造方法ならびにチタン合金材の製造方法 |
| WO2020085586A1 (ko) * | 2017-11-09 | 2020-04-30 | 한국기계연구원 | 융점 1,900℃ 이하 원소로 구성된 고강도 고연성 타이타늄 합금 |
| CN114072247A (zh) * | 2019-03-28 | 2022-02-18 | 欧瑞康Am有限公司 | 用于快速凝固加工的钛合金 |
| CN114072247B (zh) * | 2019-03-28 | 2024-04-09 | 欧瑞康Am有限公司 | 用于快速凝固加工的钛合金 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2737487B2 (ja) | 1998-04-08 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |