JPH0587591B2 - - Google Patents
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- JPH0587591B2 JPH0587591B2 JP16201188A JP16201188A JPH0587591B2 JP H0587591 B2 JPH0587591 B2 JP H0587591B2 JP 16201188 A JP16201188 A JP 16201188A JP 16201188 A JP16201188 A JP 16201188A JP H0587591 B2 JPH0587591 B2 JP H0587591B2
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Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Description
［産業上の利用分野］
本発明は、自動車や航空機用軽量耐熱材料とし
て有用なTiAl系複合部材及びその製造方法に関
する。 ［従来の技術］ Ti3Al、TiAl或いはTiAl3のTiとAlとの金属間
化合物は、常温での加工性に劣るため、工業的利
用の観点からそれほど関心が持たれていなかつた
が、近年、自動車や航空機の各種部品の軽量化、
高耐熱化の要請から前記金属間化合物がこれらの
軽量耐熱材料として注目されている。 上記TiとAlの金属間化合物の中でTiAl合金
は、軽量であると共にNi基超合金に匹敵する比
強度を持つ新しい素材であり、耐酸化性にもかな
り優れているため将来の新機能材料として大いに
期待されている。 ［発明が解決しようとする課題］ 上記TiAl合金は、実用化の上でいくつかの解
決すべき課題があり、その一つとして常温での延
性が低いという問題が挙げられる。この改善策と
しては、第３元素（例えばＶ、Mn等）の添加又
はTiの比率の高いTiAl合金の開発等による靭性
改善の努力が鋭意なされてきており、実用化の目
途が立ちつつある。しかしながら、前記TiAl合
金は高温、特に900℃以上の温度領域における耐
酸化性に劣るという問題が残されている。即ち、
TiAl合金は酸化初期において保護被膜としての
Al2O3が形成されるが、酸化の進行に伴つてTiAl
合金表層中のAl量が減少し、Al2O3とTiAl合金
との間にTi3Al層が形成され、この時点でAl2O3
が保護被膜として機能しなくなり、表面にTiO2
が形成されて酸化が進行する。 本発明は、上記従来の課題を解決するためにな
されたもので、軽量性、耐熱性に優れていると共
に、高温下での耐酸化性を改善したTiAl系複合
部材及びその製造方法を提供しようとするもので
ある。 ［課題を解決するための手段］ 本発明は、TiAl金属間化合物の基材表面に
TiAl3金属間化合物の薄膜層を被覆したことを特
徴とするTiAl系複合部材である。 上記TiAl金属間化合物の基材表面に被覆され
るTiAl3金属間化合物の薄膜層は、該基材表面に
直接、被覆したままでもよいし、或いは該薄膜層
の成膜後の熱処理等による温度上昇により薄膜層
中のAlを基材に拡散させることによつて基材と
薄膜層間の組成の連続性を付与するための拡散層
を介在させることは、密着性を高める上で効果が
ある。 上記TiAl3金属間化合物の薄膜層の形成手段と
しては、種々の方法を用いることができ、例えば
CVD法、真空蒸着法、高周波スパツタリング法、
マグネトロンスパツタリング法、イオンビームス
パツタリング法或いは蒸着とイオン注入とを同時
に行なうイオンミキシング法等を採用し得るが、
特にイオンミキシング法で薄膜層を形成すること
が望ましい。 ［作用］ 本発明によれば、軽量、耐熱性に優れたTiAl
金属間化合物の基材表面にAl成分を多く含む
TiAl3金属間化合物の薄膜層を被覆することによ
つて、基材中のAl拡散に伴う酸化の進行を防止
できるため、軽量、耐熱、耐食性が著しく優れた
TiAl系複合部材を得ることができる。また、基
材と薄膜層は基本構成部分として同一の元素を含
有しているため、熱影響を受けた時での薄膜層の
クラツク発生や剥離を防止できる。 また、TiAl3金属間化合物の薄膜層をイオンミ
キシング法によりTiAl金属間化合物の基材表面
に形成することによつて、基材表面でのミキシン
グ作用により薄膜層の基材に対する密着性を向上
できる。しかも、基材と薄膜層との間にそれらの
組成的傾斜構造を有する中間層を形成できるた
め、応力歪みを緩和できる。更に、低温での薄膜
層形成による該薄膜層内での熱応力発生を低減で
きると共に、固溶領域の狭いTiAl3相の組成調整
を容易に行なうことができる等の優れた特徴を有
する。 ［発明の実施例］ 以下、本発明の実施例を詳細に説明する。 実施例 １ まず、溶解法により生成したTiAl合金を加工
して30mm×30mm×５mmの板材を製作した後、この
板材の片面を鏡面研磨した。つづいて、この板材
をイオンビームスパツタリング装置に設置した
後、TiAl3合金のターゲツトを使用し、スパツタ
電圧3kV、電流密度2.5mM／cm2の条件で該ター
ゲツトにArイオンを衝突させてTiAl3合金を板材
にスパツタリング蒸着を行ないながら、別のイオ
ン源から電圧100V、電流密度0.35mA／cm2の条件
で板材をArイオンアシスト処理を行なつて板材
の鏡面研磨した表面に厚さ3μmのTiAl3合金から
なる薄膜層を形成してTiAl系複合部材を製造し
た。 イオンビームスパツタリング装置から取出した
製造方法の表面を観察したところ、表面に形成さ
れたTiAl3合金薄膜層のクラツク、剥離等の欠陥
は全く認められなかつた。 また、得られた複合部材を800℃の高温酸化雰
囲気中に10時間放置する酸化操作を10回繰返す高
温酸化試験を行なつたところ、酸化増量が僅かに
認められたものの、その表面に形成されたTiAl3
合金薄膜層のクラツク、剥離等の欠陥は全く認め
られなかつた。 実施例 ２ 実施例１と同様な片面を鏡面研磨したTiAl合
金からなる板材を、真空蒸着、イオン注入の機能
を有する真空チヤンバ内に設置した後、EB蒸着
法のトリプルハース方式によりTiを3.8Å／secの
蒸着速度で、Alを5.7Å／secの蒸着速度で夫々板
材表面に真空蒸着を行ないながら、バケツト型イ
オン源によりArイオンを加速電圧10kV、電流
75mAの条件で板材に照射して、板材の鏡面研磨
した表面に厚さ3μmのTiAl3合金からなる薄膜層
を形成してTiAl系複合部材を製造した。 しかして、本実施例２の製造方法及び鏡面研磨
した30mm×30mm×５mmのTiAl合金からなる板材
（比較例）を900℃の高温酸化雰囲気中に40時間放
置する高温酸化試験を行なつて酸化増量を調べ
た。その結果を下記第１表に示す。
て有用なTiAl系複合部材及びその製造方法に関
する。 ［従来の技術］ Ti3Al、TiAl或いはTiAl3のTiとAlとの金属間
化合物は、常温での加工性に劣るため、工業的利
用の観点からそれほど関心が持たれていなかつた
が、近年、自動車や航空機の各種部品の軽量化、
高耐熱化の要請から前記金属間化合物がこれらの
軽量耐熱材料として注目されている。 上記TiとAlの金属間化合物の中でTiAl合金
は、軽量であると共にNi基超合金に匹敵する比
強度を持つ新しい素材であり、耐酸化性にもかな
り優れているため将来の新機能材料として大いに
期待されている。 ［発明が解決しようとする課題］ 上記TiAl合金は、実用化の上でいくつかの解
決すべき課題があり、その一つとして常温での延
性が低いという問題が挙げられる。この改善策と
しては、第３元素（例えばＶ、Mn等）の添加又
はTiの比率の高いTiAl合金の開発等による靭性
改善の努力が鋭意なされてきており、実用化の目
途が立ちつつある。しかしながら、前記TiAl合
金は高温、特に900℃以上の温度領域における耐
酸化性に劣るという問題が残されている。即ち、
TiAl合金は酸化初期において保護被膜としての
Al2O3が形成されるが、酸化の進行に伴つてTiAl
合金表層中のAl量が減少し、Al2O3とTiAl合金
との間にTi3Al層が形成され、この時点でAl2O3
が保護被膜として機能しなくなり、表面にTiO2
が形成されて酸化が進行する。 本発明は、上記従来の課題を解決するためにな
されたもので、軽量性、耐熱性に優れていると共
に、高温下での耐酸化性を改善したTiAl系複合
部材及びその製造方法を提供しようとするもので
ある。 ［課題を解決するための手段］ 本発明は、TiAl金属間化合物の基材表面に
TiAl3金属間化合物の薄膜層を被覆したことを特
徴とするTiAl系複合部材である。 上記TiAl金属間化合物の基材表面に被覆され
るTiAl3金属間化合物の薄膜層は、該基材表面に
直接、被覆したままでもよいし、或いは該薄膜層
の成膜後の熱処理等による温度上昇により薄膜層
中のAlを基材に拡散させることによつて基材と
薄膜層間の組成の連続性を付与するための拡散層
を介在させることは、密着性を高める上で効果が
ある。 上記TiAl3金属間化合物の薄膜層の形成手段と
しては、種々の方法を用いることができ、例えば
CVD法、真空蒸着法、高周波スパツタリング法、
マグネトロンスパツタリング法、イオンビームス
パツタリング法或いは蒸着とイオン注入とを同時
に行なうイオンミキシング法等を採用し得るが、
特にイオンミキシング法で薄膜層を形成すること
が望ましい。 ［作用］ 本発明によれば、軽量、耐熱性に優れたTiAl
金属間化合物の基材表面にAl成分を多く含む
TiAl3金属間化合物の薄膜層を被覆することによ
つて、基材中のAl拡散に伴う酸化の進行を防止
できるため、軽量、耐熱、耐食性が著しく優れた
TiAl系複合部材を得ることができる。また、基
材と薄膜層は基本構成部分として同一の元素を含
有しているため、熱影響を受けた時での薄膜層の
クラツク発生や剥離を防止できる。 また、TiAl3金属間化合物の薄膜層をイオンミ
キシング法によりTiAl金属間化合物の基材表面
に形成することによつて、基材表面でのミキシン
グ作用により薄膜層の基材に対する密着性を向上
できる。しかも、基材と薄膜層との間にそれらの
組成的傾斜構造を有する中間層を形成できるた
め、応力歪みを緩和できる。更に、低温での薄膜
層形成による該薄膜層内での熱応力発生を低減で
きると共に、固溶領域の狭いTiAl3相の組成調整
を容易に行なうことができる等の優れた特徴を有
する。 ［発明の実施例］ 以下、本発明の実施例を詳細に説明する。 実施例 １ まず、溶解法により生成したTiAl合金を加工
して30mm×30mm×５mmの板材を製作した後、この
板材の片面を鏡面研磨した。つづいて、この板材
をイオンビームスパツタリング装置に設置した
後、TiAl3合金のターゲツトを使用し、スパツタ
電圧3kV、電流密度2.5mM／cm2の条件で該ター
ゲツトにArイオンを衝突させてTiAl3合金を板材
にスパツタリング蒸着を行ないながら、別のイオ
ン源から電圧100V、電流密度0.35mA／cm2の条件
で板材をArイオンアシスト処理を行なつて板材
の鏡面研磨した表面に厚さ3μmのTiAl3合金から
なる薄膜層を形成してTiAl系複合部材を製造し
た。 イオンビームスパツタリング装置から取出した
製造方法の表面を観察したところ、表面に形成さ
れたTiAl3合金薄膜層のクラツク、剥離等の欠陥
は全く認められなかつた。 また、得られた複合部材を800℃の高温酸化雰
囲気中に10時間放置する酸化操作を10回繰返す高
温酸化試験を行なつたところ、酸化増量が僅かに
認められたものの、その表面に形成されたTiAl3
合金薄膜層のクラツク、剥離等の欠陥は全く認め
られなかつた。 実施例 ２ 実施例１と同様な片面を鏡面研磨したTiAl合
金からなる板材を、真空蒸着、イオン注入の機能
を有する真空チヤンバ内に設置した後、EB蒸着
法のトリプルハース方式によりTiを3.8Å／secの
蒸着速度で、Alを5.7Å／secの蒸着速度で夫々板
材表面に真空蒸着を行ないながら、バケツト型イ
オン源によりArイオンを加速電圧10kV、電流
75mAの条件で板材に照射して、板材の鏡面研磨
した表面に厚さ3μmのTiAl3合金からなる薄膜層
を形成してTiAl系複合部材を製造した。 しかして、本実施例２の製造方法及び鏡面研磨
した30mm×30mm×５mmのTiAl合金からなる板材
（比較例）を900℃の高温酸化雰囲気中に40時間放
置する高温酸化試験を行なつて酸化増量を調べ
た。その結果を下記第１表に示す。
【表】
上記第１表から明らかなように本実施例２の複
合部材は、優れた高温耐酸化性を有することがわ
かる。 ［発明の効果］ 以上詳述した如く、本発明によれば軽量性、耐
熱性に優れていると共に、高温下での耐酸化性が
著しく改善され、自動車、航空機や宇宙関連の各
種部分として極めて有用なTiAl系複合部材及び
その製造方法を提供できる。
合部材は、優れた高温耐酸化性を有することがわ
かる。 ［発明の効果］ 以上詳述した如く、本発明によれば軽量性、耐
熱性に優れていると共に、高温下での耐酸化性が
著しく改善され、自動車、航空機や宇宙関連の各
種部分として極めて有用なTiAl系複合部材及び
その製造方法を提供できる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ TiAl金属間化合物の基材表面にTiAl3金属間
化合物の薄膜層を被覆したことを特徴とする
TiAl系複合部材。 ２ TiAl金属間化合物の基材表面に蒸着とイオ
ン注入とを同時に行なうイオンミキシングにより
TiAl3金属間化合物の薄膜層を形成せしめること
を特徴とするTiAl系複合部材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16201188A JPH0211753A (ja) | 1988-06-29 | 1988-06-29 | ＴｉＡｌ系複合部材及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16201188A JPH0211753A (ja) | 1988-06-29 | 1988-06-29 | ＴｉＡｌ系複合部材及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0211753A JPH0211753A (ja) | 1990-01-16 |
| JPH0587591B2 true JPH0587591B2 (ja) | 1993-12-17 |
Family
ID=15746353
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16201188A Granted JPH0211753A (ja) | 1988-06-29 | 1988-06-29 | ＴｉＡｌ系複合部材及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0211753A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03193859A (ja) * | 1989-12-22 | 1991-08-23 | Nippon Steel Corp | 耐酸化性を改善したＴｉＡｌ系金属間化合物構造材およびその製造方法 |
| JPH052100A (ja) * | 1990-10-12 | 1993-01-08 | Toshiba Corp | 電子ビーム照射装置および電子ビーム透過膜の製造方法 |
| US5695827A (en) * | 1991-07-01 | 1997-12-09 | Boeing North American, Inc. | Surface protection of gamma and alpha-2 titanium aluminides by ion implantation |
| JP3356291B2 (ja) * | 1996-02-07 | 2002-12-16 | ジヤンセン・フアーマシユーチカ・ナームローゼ・フエンノートシヤツプ | Ｃｒｆレセプター拮抗薬としてのピラゾロピリミジン類 |
| CN114318232B (zh) * | 2020-09-27 | 2022-10-18 | 上海交通大学 | 包覆Al的Al3Ti金属间化合物纳米颗粒及其制备方法 |
-
1988
- 1988-06-29 JP JP16201188A patent/JPH0211753A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0211753A (ja) | 1990-01-16 |
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