JPH05287302A - 高密度粉末焼結チタン合金の製造方法 - Google Patents
高密度粉末焼結チタン合金の製造方法Info
- Publication number
- JPH05287302A JPH05287302A JP4113243A JP11324392A JPH05287302A JP H05287302 A JPH05287302 A JP H05287302A JP 4113243 A JP4113243 A JP 4113243A JP 11324392 A JP11324392 A JP 11324392A JP H05287302 A JPH05287302 A JP H05287302A
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- Japan
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- titanium
- sintered
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Abstract
(57)【要約】
【目的】疲労強度に優れた高密度粉末焼結チタン合金の
製造方法を提供することを目的とする。 【構成】チタン粉末と予め合金化された合金粉末との混
合粉末を成形・焼結して高密度粉末焼結チタン合金を製
造する。この際に、チタン粉末は、その構成粒子径が１
４９μｍ以下であり、かつ４４μｍ以下の粒子が１５〜
７０％存在している。
製造方法を提供することを目的とする。 【構成】チタン粉末と予め合金化された合金粉末との混
合粉末を成形・焼結して高密度粉末焼結チタン合金を製
造する。この際に、チタン粉末は、その構成粒子径が１
４９μｍ以下であり、かつ４４μｍ以下の粒子が１５〜
７０％存在している。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、自動車部品等に好適
な高密度粉末焼結チタン合金の製造方法に関する。
な高密度粉末焼結チタン合金の製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術】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、チタンは難加工性材料であるため、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が、コストが高いとい
う欠点がある。
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、チタンは難加工性材料であるため、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が、コストが高いとい
う欠点がある。
【０００３】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。
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。
【０００４】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、機械的性質、特に疲労
強度が低下する。空孔を消滅させるためには、焼結後に
ＨＩＰ（熱間静水圧プレス）等の２次加工を用いればよ
いが、このような方法を採用するとコストが上昇してし
まい、粉末冶金のメリットを失ってしまう。
合、製品に空孔が残留するため、機械的性質、特に疲労
強度が低下する。空孔を消滅させるためには、焼結後に
ＨＩＰ（熱間静水圧プレス）等の２次加工を用いればよ
いが、このような方法を採用するとコストが上昇してし
まい、粉末冶金のメリットを失ってしまう。
【０００５】コストを上昇させることなく高密度のチタ
ン焼結体を得るための注目すべき技術として、特公平２
−５０１７２に開示された方法がある。この方法は、予
めチタン合金を構成する合金元素により所定粒径の予合
金を作成し、この予合金と所定粒径のチタン粒子とを混
合し、理論値の８０〜９０％の密度を有する圧粉体と
し、これを液相が生じる温度未満で焼結するものであ
る。
ン焼結体を得るための注目すべき技術として、特公平２
−５０１７２に開示された方法がある。この方法は、予
めチタン合金を構成する合金元素により所定粒径の予合
金を作成し、この予合金と所定粒径のチタン粒子とを混
合し、理論値の８０〜９０％の密度を有する圧粉体と
し、これを液相が生じる温度未満で焼結するものであ
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特公平
２−５０１７２に開示された技術によりある程度の高密
度化を図ることができ機械的性質を向上させることがで
きるものの、疲労強度については未だ不十分である。
２−５０１７２に開示された技術によりある程度の高密
度化を図ることができ機械的性質を向上させることがで
きるものの、疲労強度については未だ不十分である。
【０００７】この発明はかかる事情に鑑みてなされたも
のであって、疲労強度に優れた高密度粉末焼結チタン合
金の製造方法を提供することを目的とする。
のであって、疲労強度に優れた高密度粉末焼結チタン合
金の製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【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、チタン粉末と予め合金化され
た合金粉末との混合粉末を成形して焼結する高密度粉末
焼結チタン合金の製造方法であって、前記チタン粉末
は、その構成粒子径が１４９μｍ以下であり、かつ４４
μｍ以下の粒子が１５〜７０％存在していることを特徴
とする高密度粉末焼結チタン合金の製造方法を提供す
る。
記課題を解決するために、チタン粉末と予め合金化され
た合金粉末との混合粉末を成形して焼結する高密度粉末
焼結チタン合金の製造方法であって、前記チタン粉末
は、その構成粒子径が１４９μｍ以下であり、かつ４４
μｍ以下の粒子が１５〜７０％存在していることを特徴
とする高密度粉末焼結チタン合金の製造方法を提供す
る。
【０００９】本願発明者等が、高密度粉末焼結チタン合
金の疲労強度を上げるべく検討を重ねた結果、高密度粉
末焼結チタン合金の疲労強度は、チタン粉末の粒径及び
粒径分布に依存していることを見出した。
金の疲労強度を上げるべく検討を重ねた結果、高密度粉
末焼結チタン合金の疲労強度は、チタン粉末の粒径及び
粒径分布に依存していることを見出した。
【００１０】すなわち、Ｔｉ粉の粒径分布が粗粒側に偏
っていたり、粒径の極端に大きい粒子が存在している
と、成形時に棚吊りが生じやすく、これが原因となって
焼結体に粗大なポアが発生し、このポアが以下の理由か
ら疲労強度を低下させる原因となる。
っていたり、粒径の極端に大きい粒子が存在している
と、成形時に棚吊りが生じやすく、これが原因となって
焼結体に粗大なポアが発生し、このポアが以下の理由か
ら疲労強度を低下させる原因となる。
【００１１】（１）径が大きいので粗大欠陥として作用
する。
する。
【００１２】（２）形状が球状ではなく異形であり、鋭
角部分が疲労起点となる。
角部分が疲労起点となる。
【００１３】本願発明者等の実験の結果、Ｔｉ粉末に粒
径が１４９μｍを超える粒子が存在していると粗大ポア
が生じやすく、１４９μｍ以下であっても粒径が４４μ
ｍ以下の粒子の割合が疲労強度等に大きく寄与し、４４
μｍ以下の粒子の割合が１５％より小さくなるとやはり
粗大ポアが生じやすいことを見出した。一方、４４μｍ
以下の粒子の割合が７０％より大きくなると、微粉量の
増加にともない、マスタ−アロイとの混合均一性が失わ
れて、ポアの生成量が多くなり、やはり機械的強度が低
下することが判明した。
径が１４９μｍを超える粒子が存在していると粗大ポア
が生じやすく、１４９μｍ以下であっても粒径が４４μ
ｍ以下の粒子の割合が疲労強度等に大きく寄与し、４４
μｍ以下の粒子の割合が１５％より小さくなるとやはり
粗大ポアが生じやすいことを見出した。一方、４４μｍ
以下の粒子の割合が７０％より大きくなると、微粉量の
増加にともない、マスタ−アロイとの混合均一性が失わ
れて、ポアの生成量が多くなり、やはり機械的強度が低
下することが判明した。
【００１４】この発明は、本願発明者等の以上のような
知見に基づいて完成されたものである。
知見に基づいて完成されたものである。
【００１５】
【実施例】以下、この発明の実施例について詳細に説明
する。
する。
【００１６】Ｔｉ原料としてスポンジチタンを粉砕した
粉末を用いた。１００メッシュの篩を通過したもの（−
＃１００、粒径は１４９μｍ以下）について、４４μｍ
以下（−＃３２５）の粒子の割合を種々変化せたものを
準備した。さらに、４４μｍ以下の粒子が３０％のもの
について、１４９μｍ〜１７７μｍの粒子を１５％添加
したものを準備した。これらのＴｉ原料粉末の粒径分布
を表１に示す。
粉末を用いた。１００メッシュの篩を通過したもの（−
＃１００、粒径は１４９μｍ以下）について、４４μｍ
以下（−＃３２５）の粒子の割合を種々変化せたものを
準備した。さらに、４４μｍ以下の粒子が３０％のもの
について、１４９μｍ〜１７７μｍの粒子を１５％添加
したものを準備した。これらのＴｉ原料粉末の粒径分布
を表１に示す。
【００１７】
【表１】 これらＴｉ原料粉末に、マスタ−アロイ（予合金）を配
合し、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金の組成とし、５．２ton
／cm2 で成形し、１２６０℃で焼成した。なお、マスタ
−アロイには、平均粒径５μｍの６０Ａｌ−４０Ｖ合金
を使用した。
合し、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金の組成とし、５．２ton
／cm2 で成形し、１２６０℃で焼成した。なお、マスタ
−アロイには、平均粒径５μｍの６０Ａｌ−４０Ｖ合金
を使用した。
【００１８】このようにして製造したチタン合金焼結体
の組織を観察した。その結果を図１に示す。この図に示
すように、Ｔｉ原料に１４９μｍを超える粗大粒子が存
在するもの（表１のｉ）については、粗大なポア−が多
く存在し鋭角部を有するポア−も見られるが、このよう
な粗大粒子が存在しないものについては、このようなポ
ア−が減少していることがわかる。しかし、１４９μｍ
を超える粗大粒子が存在しないものであっても、４４μ
ｍ以下の粒子の割合が１５％より小さいもの（表１の
ａ）では、やはり粗大ポア−、鋭角部を有するポア−が
多く存在していることがわかる。
の組織を観察した。その結果を図１に示す。この図に示
すように、Ｔｉ原料に１４９μｍを超える粗大粒子が存
在するもの（表１のｉ）については、粗大なポア−が多
く存在し鋭角部を有するポア−も見られるが、このよう
な粗大粒子が存在しないものについては、このようなポ
ア−が減少していることがわかる。しかし、１４９μｍ
を超える粗大粒子が存在しないものであっても、４４μ
ｍ以下の粒子の割合が１５％より小さいもの（表１の
ａ）では、やはり粗大ポア−、鋭角部を有するポア−が
多く存在していることがわかる。
【００１９】これに対して、Ｔｉ原料に１４９μｍを超
える粒子が存在せず、４４μｍ以下の粒子の割合が１５
〜７０％の場合には（表１のｄ）、粗大ポア−、鋭角部
を有するポア−が極めて少なかった。
える粒子が存在せず、４４μｍ以下の粒子の割合が１５
〜７０％の場合には（表１のｄ）、粗大ポア−、鋭角部
を有するポア−が極めて少なかった。
【００２０】さらに、これらの焼結体について嵩密度、
引張強度及び疲労強度を測定した。その結果を表１に併
記する。
引張強度及び疲労強度を測定した。その結果を表１に併
記する。
【００２１】表１から明らかなように、Ｔｉ原料に１４
９μｍを超える粒子が存在せず、４４μｍ以下の粒子の
割合が１５〜７０％の場合には、嵩密度が高く、引張強
度及び疲労強度も高いことが確認された。これに対し
て、粗粒が多いものについては、嵩密度が低く、疲労強
度が低いことが確認された。また、微粒が多いものにつ
いては、引張強度及び疲労強度が低いことが確認され
た。
９μｍを超える粒子が存在せず、４４μｍ以下の粒子の
割合が１５〜７０％の場合には、嵩密度が高く、引張強
度及び疲労強度も高いことが確認された。これに対し
て、粗粒が多いものについては、嵩密度が低く、疲労強
度が低いことが確認された。また、微粒が多いものにつ
いては、引張強度及び疲労強度が低いことが確認され
た。
【００２２】
【発明の効果】この発明によれば、疲労強度に優れた高
密度粉末焼結チタン合金の製造方法が提供される。
密度粉末焼結チタン合金の製造方法が提供される。
【図１】粉末焼結体の金属組織写真。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤田 高弘 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 (1)
- 【請求項１】 チタン粉末と予め合金化された合金粉末
との混合粉末を成形して焼結する高密度粉末焼結チタン
合金の製造方法であって、前記チタン粉末は、その構成
粒子径が１４９μｍ以下であり、かつ４４μｍ以下の粒
子が１５〜７０％存在していることを特徴とする高密度
粉末焼結チタン合金の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4113243A JPH05287302A (ja) | 1992-04-07 | 1992-04-07 | 高密度粉末焼結チタン合金の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4113243A JPH05287302A (ja) | 1992-04-07 | 1992-04-07 | 高密度粉末焼結チタン合金の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05287302A true JPH05287302A (ja) | 1993-11-02 |
Family
ID=14607200
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4113243A Pending JPH05287302A (ja) | 1992-04-07 | 1992-04-07 | 高密度粉末焼結チタン合金の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05287302A (ja) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01142002A (ja) * | 1987-11-27 | 1989-06-02 | Kawasaki Steel Corp | 粉末冶金用アトマイズ予合金鋼粉 |
| JPH0250172A (ja) * | 1988-08-11 | 1990-02-20 | Tokai Rubber Ind Ltd | 導電性ロール |
| JPH0421730A (ja) * | 1989-10-24 | 1992-01-24 | Nkk Corp | 粉末焼結チタン及び粉末焼結チタン基合金の製造方法 |
| JPH0483812A (ja) * | 1990-07-25 | 1992-03-17 | Kawasaki Steel Corp | 高面圧疲労強度を有する鉄系焼結機械部品及びその製造方法 |
-
1992
- 1992-04-07 JP JP4113243A patent/JPH05287302A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01142002A (ja) * | 1987-11-27 | 1989-06-02 | Kawasaki Steel Corp | 粉末冶金用アトマイズ予合金鋼粉 |
| JPH0250172A (ja) * | 1988-08-11 | 1990-02-20 | Tokai Rubber Ind Ltd | 導電性ロール |
| JPH0421730A (ja) * | 1989-10-24 | 1992-01-24 | Nkk Corp | 粉末焼結チタン及び粉末焼結チタン基合金の製造方法 |
| JPH0483812A (ja) * | 1990-07-25 | 1992-03-17 | Kawasaki Steel Corp | 高面圧疲労強度を有する鉄系焼結機械部品及びその製造方法 |
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