JPH0578769A

JPH0578769A - 金属間化合物基耐熱合金

Info

Publication number: JPH0578769A
Application number: JP3245429A
Authority: JP
Inventors: Toshimitsu Tetsui; 利光鉄井
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1991-09-25
Filing date: 1991-09-25
Publication date: 1993-03-30
Anticipated expiration: 2017-08-05
Also published as: JP3310680B2

Abstract

(57)【要約】【目的】軽量、高比強度で、優れた耐酸化性をもつ金
属間化合物（Ｔｉ，Ｎｂ）Ａｌ基耐熱合金に関する。【構成】金属間化合物（Ｔｉ，Ｎｂ）Ａｌをベースと
した合金であって、Ｔｉを２５〜６０原子％、Ｎｂを２
〜２５原子％、Ａｌを４０〜５５原子％含有する金属間
化合物基耐熱合金及び上記組成にＣｒ，Ｓｉ，Ｎｉ，Ｚ
ｒ，Ｙ，Ｖ，Ｍｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｈｆ，Ｍｏのうちの１種
以上を０．１〜１０原子％含有させた同合金。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は軽量かつ高比強度であ
り、優れた耐酸化性をもつ金属間化合物（Ｔｉ，Ｎｂ）
Ａｌ基耐熱合金に関し、特に山形過給機用ロータ材、エ
ンジンバルブ（自動車用）に有利に適用することができ
る同合金に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＴｉとＡｌの２元系において、Ａｌが約
４８〜７０原子％にわたって結晶構造がＬ１₀である金
属間化合物ＴｉＡｌ（以下、ＴｉＡｌ相と云う）が存在
することは知られている。このＴｉＡｌ相は（１）軽
い、（２）比強度が大きいという特徴をもっている。

【０００３】しかし、このＴｉＡｌ相は常温延性に乏し
く、７００℃以上において強度及び耐酸化性が低下する
という問題点をもっている。

【０００４】近年、常温延性を改善したものとしてＶ添
加合金（米国特許第４２９４６１５号明細書参照）及び
Ｍｎ添加合金（特公昭６２−２１５号公報参照）が知ら
れているが、これらのいずれの合金も常温延性は改善さ
れたが、高温域における強度及び耐酸化性が不十分であ
るという欠点は解消されていないため、使用温度に制限
を受けている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記技術水準
に鑑み、ＴｉＡｌ相の常温延性、高温強度及び耐酸化性
を改善し、前記のＶ添加合金及びＭｎ添加合金より更に
高温用途に実用化し得る金属間化合物（Ｔｉ，Ｎｂ）Ａ
ｌ基耐熱合金を提供しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は金属間化合物
（Ｔｉ，Ｎｂ）Ａｌ相をベースとした合金であって、Ｔ
ｉを２５〜６０原子％、Ｎｂを２〜２５原子％、Ａｌを
４０〜５５原子％含有する金属間化合物基耐熱合金であ
る。

【０００７】また、前記組成に、必要に応じＣｒ，Ｓ
ｉ，Ｎｉ，Ｚｒ，Ｙ，Ｖ，Ｍｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｈｆ，Ｍｏ
よりなる群から選ばれた１つ以上の金属を単独あるいは
複合して０．１〜１０原子％含有させた金属間化合物基
耐熱合金である。

【０００８】

【作用】本発明の金属間化合物（Ｔｉ，Ｎｂ）Ａｌ基耐
熱合金は溶解法あるいは焼結法によって得られる。ま
た、溶解材、焼結材に対し恒温鍛造等の熱間加工を施す
ことにより組織を調整すれば特性は更に改善できる。

【０００９】本発明の金属間化合物（Ｔｉ，Ｎｂ）Ａｌ
基耐熱合金の組織は（Ｔｉ，Ｎｂ）Ａｌ相単相組織、あ
るいは（Ｔｉ，Ｎｂ）Ａｌ相を主相とする多相組織とな
る。この（Ｔｉ，Ｎｂ）Ａｌ相の結晶構造はＴｉＡｌ相
と同じＬ１₀であり、ＴｉＡｌ相の結晶構造中における
Ｔｉサイトの一部にＮｂが置換した構造となる。

【００１０】金属間化合物（Ｔｉ，Ｎｂ）Ａｌ基耐熱合
金においては必要に応じ次の元素を添加してもよい。・常温延性を更に改善させる場合：Ｃｒ，Ｖ，Ｍｎ・耐酸化性を更に改善させる場合：Ｃｒ，Ｓｉ，Ｎ
ｉ，Ｚｒ，Ｙ・高温強度を更に改善させる場合：Ｔａ，Ｗ，Ｚｒ，
Ｈｆ，Ｍｏ以下、本発明に係る合金元素の限定理由を説明する。

【００１１】〇Ｔｉ：２５〜６０原子％Ｔｉ濃度が２５原子％未満の場合、多相組織である本発
明合金中において、金属間化合物ＮｂＡｌ₃相の割合が
増加する。このＮｂＡｌ₃相は常温延性に乏しいため、
本発明合金の常温延性を低下させる要因となる。また、
Ｔｉ濃度が６０原子％を超える場合、金属間化合物Ｔｉ
₃Ａｌ相の割合が増加する。このＴｉ₃Ａｌ相は（Ｔ
ｉ，Ｎｂ）Ａｌ相に較べ高温強度、耐酸化性が劣るた
め、本発明合金の高温強度、耐酸化性を低下させる要因
となる。

【００１２】〇Ｎｂ：２〜２５原子％Ｎｂ濃度が２原子％未満の場合、（Ｔｉ，Ｎｂ）Ａｌ相
におけるＮｂの置換量は少なくなるため、ＴｉＡｌ相の
特性改善は不十分である。Ｎｂ濃度が２５原子％を超え
る場合、金属間化合物Ｎｂ₂Ａｌ相の割合が増加する。
このＮｂ₂Ａｌ相は常温延性に乏しいため、本発明合金
の常温延性を低下させる要因となる。

【００１３】〇Ａｌ：４０〜５５原子％Ａｌ濃度が４０原子％未満の場合、Ｔｉ₃Ａｌ相の割合
が増加し、５５原子％を超える場合、ＮｂＡｌ₃相の割
合が増加し、各々上述した理由で本発明合金の特性を低
下させる要因となる。

【００１４】〇Ｃｒ，Ｓｉ，Ｎｉ，Ｚｒ，Ｙ，Ｖ，Ｍ
ｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｈｆ，Ｍｏの単独及び複合添加量：０．
１〜１０原子％添加量が０．１原子％以下の場合、上述した本発明合金
の特性改善には不十分である。また、添加量が１０原子
％を超える場合、Ａｌと結合し低融点の金属間化合物相
を、あるいはＡｌ，Ｎｂと結合しラーベス相と云われる
非常に脆い３元系金属間化合物相を生成するため、各々
本発明合金の高温強度、常温延性を低下させる要因とな
る。

【００１５】

【実施例】純度９９．９９％のＴｉ、純度９９．９％の
Ｎｂ、純度９９．９９％のＡｌを原料とし、高周波溶解
により作製した４５原子％Ｔｉ−１０原子％Ｎｂ−４５
原子％Ａｌ合金から、ねじ部Ｍ１０、平行部５ｍｍ径×
２２ｍｍ長さの引張試験片及び２０ｍｍ角×２ｍｍ厚さ
の酸化試験片を切り出し、引張試験及び酸化試験を行っ
た。その結果は表１に示す通りであった。

【００１６】比較のため、同一条件で作製した５１．５
原子％Ｔｉ−４７原子％Ａｌ−１．５原子％Ｍｎ合金
（特公昭６２−２１５号公報）の引張試験及び酸化試験
を行った。その結果は表２に示す通りであった。

【００１７】前記の表１と表２に示す結果の比較から明
らかなように、本発明の合金は従来のＭｎ添加により常
温延性が改善されたＴｉＡｌと比較した場合、常温延性
はほぼ同等であるものの、高温強度及び耐酸化性は著し
く優れていることが分かる。

【００１８】同様な条件で作製した４５原子％Ｔｉ−１
０原子％Ｎｂ−４０原子％Ａｌ−５原子％Ｃｒ合金の引
張試験及び酸化試験結果を表３に示す。表３と表１、表
２に示す結果の比較から明らかなように、Ｃｒ添加によ
り常温延性及び耐酸化性は更に改善することが分かる。

【表１】

【表２】

【表３】

【００１９】

【発明の効果】本発明の金属間化合物（Ｔｉ，Ｎｂ）Ａ
ｌ基耐熱合金の主相である（Ｔｉ，Ｎｂ）Ａｌ相は、結
晶構造Ｌ１₀のＴｉＡｌ相中のＴｉサイトの一部にＮｂ
が置換した構造をもつ。本発明合金はＴｉＡｌに較べる
と常温延性、高温強度及び耐酸化性のいずれも優れてい
る。また、Ｖ，Ｍｎ添加により常温延性が改善されたＴ
ｉＡｌ基耐熱合金と比較した場合においても、高温強
度、耐酸化性は優れている。

【００２０】以上の理由から、本発明合金は従来のＴｉ
Ａｌ基耐熱合金に較べ、さらに高温用途に使用すること
ができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属間化合物（Ｔｉ，Ｎｂ）Ａｌをベー
スとした合金であって、Ｔｉを２５〜６０原子％、Ｎｂ
を２〜２５原子％、Ａｌを４０〜５５原子％含有する金
属間化合物基耐熱合金。
【請求項２】請求項１の組成に、必要に応じＣｒ，Ｓ
ｉ，Ｎｉ，Ｚｒ，Ｙ，Ｖ，Ｍｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｈｆ，Ｍｏ
よりなる群から選ばれた１つ以上の金属を単独あるいは
複合して０．１〜１０原子％含有させた金属間化合物基
耐熱合金。