JPH052732B2

JPH052732B2 -

Info

Publication number: JPH052732B2
Application number: JP32997888A
Authority: JP
Inventors: Masuo Hagiwara; Shin Miura
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 1988-12-27
Filing date: 1988-12-27
Publication date: 1993-01-13
Also published as: JPH02175833A

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕本発明は素粉末混合法で焼結Ti合金を製造す
るのに適した母合金に関するものである。更に詳
しくは特にIMI829合金用に適した母合金に関す
る。〔従来の技術〕チタン合金は比強度が高く耐熱性にも優れ、構
造用材料として優れた性質を有している。しかし
ながら一般にチタン合金は、ルツボ材や鋳型材と
反応しやすいため溶解・鋳造が難しい。また、加
工性が悪く素材の歩留まりが悪いため、加工費、
素材費が高くつくといつた難点がある。こういつ
た問題を解決するため、粉末冶金法の一手法であ
る素粉末混合法によるチタン合金の製造がいくつ
か試みられている（「金属」Vol.45、No.４、p.33、
1975年参照）。素粉末混合法で製造する場合、単に各純金属粉
末を目標組成になるように混合しただけでは各金
属の融点が違いすぎるため、焼結過程でAl等の
融点の低い金属の液相が生じ、強固な焼結合金が
得られない。そのため、素粉末混合法では、一般に、純チタ
ン粉末と各合金化元素を含む母合金粉末との混合
粉末を出発原料粉末としている。チタン合金の中でもNearα型と呼ばれる合金系
は特に、耐熱チタン合金として、宇宙・航空機の
エンジン部品などに用いられている。この中で
IMI829合金はTi−5.5％Al−3.5％Sn−３％Zr−
0.3％Mo−１％Nb−0.3％Si（重量比）の化学組成
を持つNearα型チタン合金で、使用最高温度が最
も高いものの１つである。しかしながら本チタン
合金も難加工性なため加工費、素材費が高くつく
といつた難点があるが、これまでにこの合金を素
粉末混合法により製造したという報告はない。〔発明が解決しようとする課題〕 IMI829合金部品を素粉末混合法により製造し
ようとする場合、その母合金として単純に合金化
元素を目的組成比率に合せた組成では粉砕が非常
に困難で母合金インゴツトを粉砕し、母合金粉末
を経済的に得ることが困難である。本発明は粉砕が容易でかつ合金化も容易な使用
し易いIMI829用母合金組成を与えるものである。〔課題を解決するための手段〕本発明者らは上記課題を解決するため、Ti、
Al、Sn、Zr、Mo、Nb、Siを含む種々の合金を
溶製し、粉砕性について詳細に調査した。その結
果、IMI829組成の合金は粉砕不可能であること
が判つた。そこで上記成分をいくつかのグループ
に分けて合金化し、粉砕性の良いものを得ること
を試みた。この場合、融点の違いが大きいことを
考慮して、まず比較的低融点のグループと比較的
高融点のグループに分けた。アルミニウム（Al）
の融点は660℃、錫（Sn）の融点は232℃であり、
チタン（Ti）の融点1820℃に比較して著しく低
く、またどちらも軟かくて粉砕により安価に粉末
を得ることは不可能である。一方、ジルコニウム（Zr）、モリブデン
（Mo）、ニオブ（Nb）、の融点はそれぞれ1750℃、
2.625℃、2415℃であり、Tiよりも高く、しかも
いずれも比較的硬くて粉砕困難な金属である。次
にこれらの成分とTiとを組合わせ、脆い金属間
化合物の析出を利用して粉砕性を良くすることを
試みた。その結果、Ti−Sn系においてTi₂Sn金
属間化合物を析出させると脆くなり、粉砕性が良
いことが判明した。Ti₂Snとなる組成はTi：
44.7wt％、Sn：55.3wt％である。Ti₃Sn（Ti：
54.7wt％、Sn：45.3wt％）は粉砕性は悪い。し
たがつてTi₂Sn組成にAlを加え、Ti₂Snの易粉砕
性を利用して軟かいAl、Sn成分をTi合金として
粉砕容易な合金とすることとした。AlとSnの比
は粉砕性の点から0.35〜1.16とするのが適当であ
る。AlとSnとは広い範囲で固溶することから、
Tiに対してAlとSn合量が一定範囲にならないと
脆い金属間化合物とはならない。以上の点を考慮
して適当な組成範囲を求めると、Al：17〜32wt
％、Sn：37〜45wt％、残部が実質的にTiである
組成となることが判明した。一方、Zr、Mo、Nb、Siを含む合金の粉砕性を
検討した結果、AlにZr、Mo、Nb、Siを加えた
合金が脆くて粉砕性が良いことを見出した。粉砕
可能なAlの範囲はAl：37〜49wt％である。この
Alに対し、Zr、Mo、Nb、Siを加える。これら
の成分の量は目標とするIMI829の組成を考慮し
て、Zr：Mo：Nb：Siの比をほゞ３：0.3：１：
0.3とするのが好ましい。この範囲でZr、Mo、
Nb、Siを添加しても、合金の粉砕性が損われる
ことはない。以上の結果から利用できる合金組成
範囲を定めれば、Al：37〜49wt％と、Zr、Mo、
Nb、Siを含み、Zr：Mo：Nb：Si＝（３±0.5）：
（0.3±１）：（１±0.5）：（0.3±0.1）を満たす範囲
となる。換言すれば重量％でAl：37〜49、Zr：
30〜44、Mo：３〜５、Nb：５〜19、Si：３〜５
の組成を有する合金となる。これらの母合金を使用してIMI829焼結合金を
作るには、前記Al−Sn−Ti母合金粉末とAl−Zr
−Mo−Nb−Si母合金粉末に不足分のTi粉末を
配合する。しかる後、公知の方法で成形焼結する
ことにより得られる。〔作用〕本発明の母合金は脆くて粉砕し易い金属間化合
物相を有するので、これを利用して粉末冶金用に
適した100メツシユ以下の合金粉末を容易に得ら
れる。また、本発明の母合金を使用すれば、あらかじ
め成分調整してあるので配合が容易であり、かつ
各成分が合金化されているので焼結が容易に進行
するものが得られる。〔実施例〕 IMI829焼結用母合金として34％Ti−42％Sn−
24％Al組成の母合金と43.2％Al−37％Zr−3.7
％Mo−12.4％Nb−3.7％Si組成の母合金のイン
ゴツトをそれぞれアーク溶解により製造した。そ
れらを各々ボールミルにより粉砕し、それを100
メツシユで篩分し、篩下を母合金粉末とした。こ
の母合金粉末およびと純チタン粉末を8.3：
8.1：83.6の比で混合し、IMI829組成の原料混合
物を得た。同原料粉を6tonf／cm²で機械プレス成
形し、1380℃、220min真空焼結し、焼結体素材
を得た。その機械的特性を表１に示す。

〔発明の効果〕

本発明によれば、粉末冶金用の合金粉末が安価
な粉砕法によつて容易に得られる。また、本発明
の母合金を使用すれば均質な焼結が促進されるの
で、焼結合金の特性も一段と向上し、品質のバラ
ツキも少いものが得られる。

Claims

【特許請求の範囲】１ Al：17〜32wt％、Sn：37〜45wt％を含み、
残部が不可避的不純物を含むTiからなることを
特徴とするTi焼結合金用母合金。２ Al：37〜49wt％とZr、Mo、Nb、Siとを含
み、Zr：Mo：Nb：Siの比が（３±0.5）：（0.3±
0.1）：（１±0.5）：（0.3±0.1）であることを特徴
とするTi焼結合金用母合金。