JPH05271829A - 常温延性に優れたＴｉＡｌ基合金 - Google Patents
常温延性に優れたＴｉＡｌ基合金Info
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- JPH05271829A JPH05271829A JP10043192A JP10043192A JPH05271829A JP H05271829 A JPH05271829 A JP H05271829A JP 10043192 A JP10043192 A JP 10043192A JP 10043192 A JP10043192 A JP 10043192A JP H05271829 A JPH05271829 A JP H05271829A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高い耐熱強度を有し、かつ軽量化を図りなが
ら、常温における延性を向上して用途を拡大できるＴｉ
Ａｌ基合金を提供することを目的としている。 【構成】 重量％で、Ａｌ：21.0〜41.0％，Ｓｃ：0.05
〜6.0 ％を含み、残部が実質的にＴｉからなる常温延性
に優れたＴｉＡｌ基合金を構成する。また、この場合に
上記Ｓｃとともに、Ｃｒ，Ｖ，Ｍｎを0.2 〜10.0％添加
する。さらにまた、上記Ｓｃの一部又は全部をＹで置換
することによって常温延性に優れたＴｉＡｌ基合金を構
成する。。
ら、常温における延性を向上して用途を拡大できるＴｉ
Ａｌ基合金を提供することを目的としている。 【構成】 重量％で、Ａｌ：21.0〜41.0％，Ｓｃ：0.05
〜6.0 ％を含み、残部が実質的にＴｉからなる常温延性
に優れたＴｉＡｌ基合金を構成する。また、この場合に
上記Ｓｃとともに、Ｃｒ，Ｖ，Ｍｎを0.2 〜10.0％添加
する。さらにまた、上記Ｓｃの一部又は全部をＹで置換
することによって常温延性に優れたＴｉＡｌ基合金を構
成する。。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、軽量で耐熱性の高い構
造用金属間化合物としてのＴｉＡｌ基合金に関し、特に
常温における延性を向上して用途を拡大できるようにし
た新規な組成からなる合金に関する。
造用金属間化合物としてのＴｉＡｌ基合金に関し、特に
常温における延性を向上して用途を拡大できるようにし
た新規な組成からなる合金に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、金属間化合物のＴｉＡｌ基合金
は、耐熱強度に優れており、しかも軽量であることから
比強度の観点に立つと耐熱鋼や超耐熱合金に比べて優れ
た性能を有している。このようなＴｉＡｌ基合金は、例
えばタービンブレード，タービンディスク，あるいは宇
宙航空飛翔体の機体材料として、その用途が期待されて
いる。
は、耐熱強度に優れており、しかも軽量であることから
比強度の観点に立つと耐熱鋼や超耐熱合金に比べて優れ
た性能を有している。このようなＴｉＡｌ基合金は、例
えばタービンブレード，タービンディスク，あるいは宇
宙航空飛翔体の機体材料として、その用途が期待されて
いる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来のＴ
ｉＡｌ基合金では、単純なＴｉ−Ａｌの２元素合金で構
成するのが一般的であることから、常温における延性が
低く、その結果、上述の機体材料等としての実用化を困
難にしている。
ｉＡｌ基合金では、単純なＴｉ−Ａｌの２元素合金で構
成するのが一般的であることから、常温における延性が
低く、その結果、上述の機体材料等としての実用化を困
難にしている。
【０００４】本発明は、上記従来の状況に鑑みてなされ
たもので、耐熱強度を有し、かつ軽量化を図りながら常
温における延性を向上できるＴｉＡｌ基合金を提供する
ことを目的としている。
たもので、耐熱強度を有し、かつ軽量化を図りながら常
温における延性を向上できるＴｉＡｌ基合金を提供する
ことを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本件発明者らは、上述の
目的を達成するために、種々の添加元素について鋭意検
討したところ、Ｓｃを添加することにより常温延性に優
れた特性を発現することを見出した。また、Ｓｃととも
にＣｒ，Ｖ，Ｍｎ，Ｙを添加した場合は、常温延性をさ
らに向上できる点を見出し、本発明を成したものであ
る。
目的を達成するために、種々の添加元素について鋭意検
討したところ、Ｓｃを添加することにより常温延性に優
れた特性を発現することを見出した。また、Ｓｃととも
にＣｒ，Ｖ，Ｍｎ，Ｙを添加した場合は、常温延性をさ
らに向上できる点を見出し、本発明を成したものであ
る。
【０００６】そこで請求項１の発明は、Ａｌ：21.0〜4
1.0wt％，Ｓｃ：0.05〜6.0 wt％を含み、残部が実質的
にＴｉからなることを特徴とする常温延性に優れたＴｉ
Ａｌ基合金である。また、請求項２の発明は、Ａｌ：2
1.0〜41.0wt％，Ｓｃ：0.05〜6.0 wt％を含み、かつＣ
ｒ，Ｖ，Ｍｎの一種又は一種以上の添加量を0.2 〜10.0
wt％とし、残部が実質的にＴｉからなることを特徴とし
ている。さらに、請求項３の発明は、上記Ｓｃの一部又
は全部をＹで置換したことを特徴としている。
1.0wt％，Ｓｃ：0.05〜6.0 wt％を含み、残部が実質的
にＴｉからなることを特徴とする常温延性に優れたＴｉ
Ａｌ基合金である。また、請求項２の発明は、Ａｌ：2
1.0〜41.0wt％，Ｓｃ：0.05〜6.0 wt％を含み、かつＣ
ｒ，Ｖ，Ｍｎの一種又は一種以上の添加量を0.2 〜10.0
wt％とし、残部が実質的にＴｉからなることを特徴とし
ている。さらに、請求項３の発明は、上記Ｓｃの一部又
は全部をＹで置換したことを特徴としている。
【０００７】以下、本発明の構成について詳細に説明す
る。 まず、Ａｌ量を21.0〜41.0wt％とした理由 Ａｌは母金属のＴｉと結合してＴｉＡｌ相を生成し、耐
熱強度に寄与することが知られている。この効果を発揮
させるには、少なくとも21.0％以上のＡｌ量を必要とす
る。一方、Ａｌ量が41.0％を越えると逆に延性は低下す
ることから、21.0〜41.0％の範囲内が望ましい。ここ
で、Ａｌ量を21.0〜37.4％の範囲内とした場合は延性の
改善において特に有効である。即ち、上記範囲内にする
ことによりＴｉＡｌ相の中にＴｉ3 Ａｌ相が生成し、こ
のＴｉ3 Ａｌ相とＴｉＡｌ相との界面において1/2 〔11
0 〕タイプの普通転位の易動度が上昇することから、延
性の改善にＴｉ3 Ａｌ相の生成は有効である。
る。 まず、Ａｌ量を21.0〜41.0wt％とした理由 Ａｌは母金属のＴｉと結合してＴｉＡｌ相を生成し、耐
熱強度に寄与することが知られている。この効果を発揮
させるには、少なくとも21.0％以上のＡｌ量を必要とす
る。一方、Ａｌ量が41.0％を越えると逆に延性は低下す
ることから、21.0〜41.0％の範囲内が望ましい。ここ
で、Ａｌ量を21.0〜37.4％の範囲内とした場合は延性の
改善において特に有効である。即ち、上記範囲内にする
ことによりＴｉＡｌ相の中にＴｉ3 Ａｌ相が生成し、こ
のＴｉ3 Ａｌ相とＴｉＡｌ相との界面において1/2 〔11
0 〕タイプの普通転位の易動度が上昇することから、延
性の改善にＴｉ3 Ａｌ相の生成は有効である。
【０００８】Ｓｃ量を0.05〜6.0wt ％とした理由 Ｓｃは双晶界面エネルギーを低下させる作用があり、こ
の双晶界面エネルギーが低下すると双晶応力が低下す
る。即ち、Ｓｃを添加すると、（111)〔1 1 -2〕系の双
晶変形が活発化し、常温延性が発現する。この効果を発
揮させるためには、0.05％以上のＳｃ量を必要とする
が、６％を越えて添加すると有害な化合物を生成し、延
性にかえって悪影響を及ぼす。このことからＳｃ量は0.
05〜6.0 ％の範囲内が望ましい。また、Ｓｃを添加する
ことにより、Ｔｉ3 Ａｌ相の生成を助長し、このＴｉ3
Ａｌ相とＴｉＡｌ相との界面での1/2 〔110 〕の普通転
位の易動度も活発化させる効果が得られ、この点からも
延性の改善に寄与する。
の双晶界面エネルギーが低下すると双晶応力が低下す
る。即ち、Ｓｃを添加すると、（111)〔1 1 -2〕系の双
晶変形が活発化し、常温延性が発現する。この効果を発
揮させるためには、0.05％以上のＳｃ量を必要とする
が、６％を越えて添加すると有害な化合物を生成し、延
性にかえって悪影響を及ぼす。このことからＳｃ量は0.
05〜6.0 ％の範囲内が望ましい。また、Ｓｃを添加する
ことにより、Ｔｉ3 Ａｌ相の生成を助長し、このＴｉ3
Ａｌ相とＴｉＡｌ相との界面での1/2 〔110 〕の普通転
位の易動度も活発化させる効果が得られ、この点からも
延性の改善に寄与する。
【０００９】Ｃｒ，Ｖ，Ｍｎを合計で0.2 〜10.0wt％添
加した理由 これらの元素は、双晶界面エネルギーを低下させて（11
1)〔1 1 -2〕系の双晶変形を活発化させる。またＴｉ3
Ａｌ相の生成を促進させ、このＴｉ3 Ａｌ相とＴｉＡｌ
相との界面での1/2 〔110 〕タイプの普通転位の易動度
を上昇させることから、常温延性の改善効果をさらに向
上できる。また、上記各元素の合計添加量が0.2 ％未満
ではその効果は小さく、10％を越えると高温強度が低下
することから、0.2 〜10％の範囲内とするのが望まし
い。
加した理由 これらの元素は、双晶界面エネルギーを低下させて（11
1)〔1 1 -2〕系の双晶変形を活発化させる。またＴｉ3
Ａｌ相の生成を促進させ、このＴｉ3 Ａｌ相とＴｉＡｌ
相との界面での1/2 〔110 〕タイプの普通転位の易動度
を上昇させることから、常温延性の改善効果をさらに向
上できる。また、上記各元素の合計添加量が0.2 ％未満
ではその効果は小さく、10％を越えると高温強度が低下
することから、0.2 〜10％の範囲内とするのが望まし
い。
【００１０】ＹをＳｃの代わりに添加した理由 Ｙを添加することにより上述のＳｃと略同様の効果が得
られる。また、Ｙを添加した場合は、Ｓｃに比べて耐酸
化性の改善効果も得られる。一方、このＹは比重が重い
ことから単独で使用する場合、製造上の制約が生じる。
このためＹを添加する場合はＳｃと複合添加し、この添
加量を製造条件によって適宜選定することとなる。
られる。また、Ｙを添加した場合は、Ｓｃに比べて耐酸
化性の改善効果も得られる。一方、このＹは比重が重い
ことから単独で使用する場合、製造上の制約が生じる。
このためＹを添加する場合はＳｃと複合添加し、この添
加量を製造条件によって適宜選定することとなる。
【００１１】
【作用】請求項１の発明に係る常温延性に優れたＴｉＡ
ｌ基合金によれば、ＴｉＡｌをベースとし、これに所定
量のＳｃを添加したので、上述のメカニズムで説明した
ように高い耐熱強度を有し、かつ軽量化を図りながら、
常温における延性を向上できる。この結果、タービンブ
レード，タービンディスク，あるいは宇宙航空飛翔体の
機体材料として採用が可能となる。また、請求項２の発
明は、ＳｃとともにＣｒ，Ｖ，Ｍｎを所定量複合添加し
たので、常温延性をさらに向上できる。さらに、請求項
３では、ＳｃをＹで置換したので、常温延性を向上でき
るとともに、耐酸化性を向上できる。
ｌ基合金によれば、ＴｉＡｌをベースとし、これに所定
量のＳｃを添加したので、上述のメカニズムで説明した
ように高い耐熱強度を有し、かつ軽量化を図りながら、
常温における延性を向上できる。この結果、タービンブ
レード，タービンディスク，あるいは宇宙航空飛翔体の
機体材料として採用が可能となる。また、請求項２の発
明は、ＳｃとともにＣｒ，Ｖ，Ｍｎを所定量複合添加し
たので、常温延性をさらに向上できる。さらに、請求項
３では、ＳｃをＹで置換したので、常温延性を向上でき
るとともに、耐酸化性を向上できる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。本実施例
では、本発明のＴｉＡｌ基合金の効果を確認するために
行った実験について説明する。
では、本発明のＴｉＡｌ基合金の効果を確認するために
行った実験について説明する。
【００１３】
【表１】
【００１４】この実験は、表１に示すように、Ｓｃを0.
05〜2.0 wt％，Ｙを0.05〜0.5 wt％, Ｃｒ，Ｖ，Ｍｎを
0.2 〜1.5 wt％添加したＴｉＡｌ合金を、Ａｒアーク溶
解法により溶製し、この溶製後、真空中にて1100℃で48
時間昇温加熱して均質化のための焼鈍処理を施し、試験
用材料を製造した。この材料を機械加工して４×８×25
mmの寸法からなるCIS 型の抗折試験片を作製し、これに
より本発明試料NO．１２〜NO．２１を形成した。そし
て、この各試料の曲げ試験による歪（％）を測定し、常
温延性を評価した。また、比較するために、Ｓｃ，Ｙ，
及びＣｒ，Ｖ，Ｍｎの添加量を本発明の範囲外とした場
合の比較試料NO. ４〜NO. １１を作製し、同様の測定を
行った。さらに、ＡｌとＴｉの２元素だけからなる従来
試料NO. １〜NO. ３も作製し、これについても同様の測
定を行った。
05〜2.0 wt％，Ｙを0.05〜0.5 wt％, Ｃｒ，Ｖ，Ｍｎを
0.2 〜1.5 wt％添加したＴｉＡｌ合金を、Ａｒアーク溶
解法により溶製し、この溶製後、真空中にて1100℃で48
時間昇温加熱して均質化のための焼鈍処理を施し、試験
用材料を製造した。この材料を機械加工して４×８×25
mmの寸法からなるCIS 型の抗折試験片を作製し、これに
より本発明試料NO．１２〜NO．２１を形成した。そし
て、この各試料の曲げ試験による歪（％）を測定し、常
温延性を評価した。また、比較するために、Ｓｃ，Ｙ，
及びＣｒ，Ｖ，Ｍｎの添加量を本発明の範囲外とした場
合の比較試料NO. ４〜NO. １１を作製し、同様の測定を
行った。さらに、ＡｌとＴｉの２元素だけからなる従来
試料NO. １〜NO. ３も作製し、これについても同様の測
定を行った。
【００１５】表１からも明らかなように、単純な２元素
系の従来試料NO. １〜NO. ３の場合は、曲げひずみが0.
4 〜1.0 ％であり、延性が低い。また、比較試料NO. ４
〜NO. ６の場合は、Ｓｃ添加量が0.04％，ＳｃとＹとの
合計量が0.04％，Ｙ添加量が0.04％とそれぞれ少ないこ
とから、各試料ともひずみは1.2 ，1.1 ％と低い。さら
に、比較試料NO. ７及びNO. ８の場合は、Ｓｃ及びＹの
添加量が6.5 ％と過剰となっていることから、この両試
料ともひずみは1.2 ，1.1 ％と低くなっている。さらに
また、比較試料NO. ９〜１１の場合は、Ｓｃ等の各添加
量は本発明範囲内であるものの、Ａｌ量が41.5％と過剰
となっていることから、ひずみは0.5 〜0.7 ％とかえっ
て低くなっている。
系の従来試料NO. １〜NO. ３の場合は、曲げひずみが0.
4 〜1.0 ％であり、延性が低い。また、比較試料NO. ４
〜NO. ６の場合は、Ｓｃ添加量が0.04％，ＳｃとＹとの
合計量が0.04％，Ｙ添加量が0.04％とそれぞれ少ないこ
とから、各試料ともひずみは1.2 ，1.1 ％と低い。さら
に、比較試料NO. ７及びNO. ８の場合は、Ｓｃ及びＹの
添加量が6.5 ％と過剰となっていることから、この両試
料ともひずみは1.2 ，1.1 ％と低くなっている。さらに
また、比較試料NO. ９〜１１の場合は、Ｓｃ等の各添加
量は本発明範囲内であるものの、Ａｌ量が41.5％と過剰
となっていることから、ひずみは0.5 〜0.7 ％とかえっ
て低くなっている。
【００１６】これに対して、本発明試料NO. １２〜NO.
２１の場合は、いずれもひずみが2.0 〜3.8 ％と高く、
常温延性が向上していることがわかる。なかでもＳｃ，
ＹとともにＣｒ，Ｖ，Ｍｎを添加してなる本発明試料N
O. １８〜２１の場合は、常温延性がさらに向上してい
ることがわかる。
２１の場合は、いずれもひずみが2.0 〜3.8 ％と高く、
常温延性が向上していることがわかる。なかでもＳｃ，
ＹとともにＣｒ，Ｖ，Ｍｎを添加してなる本発明試料N
O. １８〜２１の場合は、常温延性がさらに向上してい
ることがわかる。
【００１７】
【発明の効果】以上のように請求項１の発明に係るＴｉ
Ａｌ基合金によれば、ＴｉＡｌに0.05〜6.0 wt％のＳｃ
を添加したので、高い耐熱強度有し、かつ軽量化を図り
ながら、常温における延性を向上でき、上述のタービン
ブレード，タービンディスク，あるいは宇宙航空飛翔体
の機体材料として採用でき、用途を拡大できる効果があ
る。また、請求項２の発明では、ＳｃとともにＣｒ，
Ｖ，Ｍｎを0.2 〜10.0wt％複合添加したので、常温延性
をさらに向上できる効果があり、さらにまた、請求項３
では、ＳｃをＹに置換したので、常温延性を向上できる
とともに、耐酸化性を向上できる効果がある。
Ａｌ基合金によれば、ＴｉＡｌに0.05〜6.0 wt％のＳｃ
を添加したので、高い耐熱強度有し、かつ軽量化を図り
ながら、常温における延性を向上でき、上述のタービン
ブレード，タービンディスク，あるいは宇宙航空飛翔体
の機体材料として採用でき、用途を拡大できる効果があ
る。また、請求項２の発明では、ＳｃとともにＣｒ，
Ｖ，Ｍｎを0.2 〜10.0wt％複合添加したので、常温延性
をさらに向上できる効果があり、さらにまた、請求項３
では、ＳｃをＹに置換したので、常温延性を向上できる
とともに、耐酸化性を向上できる効果がある。
Claims (3)
- 【請求項１】 重量％で、Ａｌ：21.0〜41.0％，Ｓｃ：
0.05〜6.0 ％を含み、残部が実質的にＴｉからなること
を特徴とする常温延性に優れたＴｉＡｌ基合金。 - 【請求項２】 重量％で、Ａｌ：21.0〜41.0％，Ｓｃ：
0.05〜6.0 ％を含み、かつＣｒ，Ｖ，Ｍｎの一種又は一
種以上の添加量を0.2 〜10.0％とし、残部が実質的にＴ
ｉからなることを特徴とする常温延性に優れたＴｉＡｌ
基合金。 - 【請求項３】 請求項１又は２において、Ｓｃの一部又
は全部をＹで置換したことを特徴とする常温延性に優れ
たＴｉＡｌ基合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10043192A JPH05271829A (ja) | 1992-03-25 | 1992-03-25 | 常温延性に優れたＴｉＡｌ基合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10043192A JPH05271829A (ja) | 1992-03-25 | 1992-03-25 | 常温延性に優れたＴｉＡｌ基合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05271829A true JPH05271829A (ja) | 1993-10-19 |
Family
ID=14273768
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10043192A Withdrawn JPH05271829A (ja) | 1992-03-25 | 1992-03-25 | 常温延性に優れたＴｉＡｌ基合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05271829A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT411535B (de) * | 2002-02-05 | 2004-02-25 | Vacumet Ag | Legierung für bauteile mit amorpher struktur und verfahren zur herstellung der legierung |
| CN104278172A (zh) * | 2014-09-17 | 2015-01-14 | 湖南稀土金属材料研究院 | 钛合金及其制备方法 |
-
1992
- 1992-03-25 JP JP10043192A patent/JPH05271829A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT411535B (de) * | 2002-02-05 | 2004-02-25 | Vacumet Ag | Legierung für bauteile mit amorpher struktur und verfahren zur herstellung der legierung |
| CN104278172A (zh) * | 2014-09-17 | 2015-01-14 | 湖南稀土金属材料研究院 | 钛合金及其制备方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990608 |