JPH06228705A - 高強度高延性ＴｉＡｌ系金属間化合物およびその製造方法 - Google Patents
高強度高延性ＴｉＡｌ系金属間化合物およびその製造方法Info
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- JPH06228705A JPH06228705A JP5039504A JP3950493A JPH06228705A JP H06228705 A JPH06228705 A JP H06228705A JP 5039504 A JP5039504 A JP 5039504A JP 3950493 A JP3950493 A JP 3950493A JP H06228705 A JPH06228705 A JP H06228705A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 優れた常温延性および強度を有するＴｉＡｌ
系金属間化合物を提供する。 【構成】 ＴｉＡｌ系金属間化合物は、Ａｌ含有量が３
８原子％≦Ａｌ≦５２原子％であって、金属組織がα2
相とγ相とが層をなす層状組織域Ｌを有し、その層状組
織域Ｌに窒化物ｎ１〜ｎ３が分散している。窒化物ｎ１
〜ｎ３の体積分率Ｖ2 は０．０１％≦Ｖ2 ≦１５％であ
る。層状組織域Ｌにより常温延性の向上が図られ、また
窒化物ｎ１，ｎ３により強度の向上が図られる。
系金属間化合物を提供する。 【構成】 ＴｉＡｌ系金属間化合物は、Ａｌ含有量が３
８原子％≦Ａｌ≦５２原子％であって、金属組織がα2
相とγ相とが層をなす層状組織域Ｌを有し、その層状組
織域Ｌに窒化物ｎ１〜ｎ３が分散している。窒化物ｎ１
〜ｎ３の体積分率Ｖ2 は０．０１％≦Ｖ2 ≦１５％であ
る。層状組織域Ｌにより常温延性の向上が図られ、また
窒化物ｎ１，ｎ３により強度の向上が図られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高強度高延性ＴｉＡｌ系
金属間化合物およびその製造方法に関する。
金属間化合物およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種金属間化合物としては、窒
素を固溶した窒素固溶ＴｉＡｌ系金属間化合物が知られ
ており、この金属間化合物は、金属チタンに窒素を固溶
させ、次いで窒素固溶金属チタンとアルミニウムとを合
金化する、といった方法により製造されている（特開平
４−２１８６３４号公報参照）。
素を固溶した窒素固溶ＴｉＡｌ系金属間化合物が知られ
ており、この金属間化合物は、金属チタンに窒素を固溶
させ、次いで窒素固溶金属チタンとアルミニウムとを合
金化する、といった方法により製造されている（特開平
４−２１８６３４号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記窒素固溶ＴｉＡｌ
系金属間化合物は、固溶窒素により金属組織を微細化し
て常温延性、強度（常温下での強度、以下同じ）等の機
械的性質を向上させることを狙ったものであるから、金
属組織中に窒化物が存在すると、それが破壊起点となっ
て機械的性質が低下する。
系金属間化合物は、固溶窒素により金属組織を微細化し
て常温延性、強度（常温下での強度、以下同じ）等の機
械的性質を向上させることを狙ったものであるから、金
属組織中に窒化物が存在すると、それが破壊起点となっ
て機械的性質が低下する。
【０００４】これを回避するためには、窒素固溶過程に
おいて金属チタンに対する窒素固溶量を厳密に制御しな
ければならず、製造作業の煩雑化は否めない。
おいて金属チタンに対する窒素固溶量を厳密に制御しな
ければならず、製造作業の煩雑化は否めない。
【０００５】本発明は前記に鑑み、金属組織の構造を特
定し、これに従来不利とされていた窒化物、または窒化
物およびホウ化物を特定量分散させ、これにより常温延
性および強度を向上させ得るようにした前記ＴｉＡｌ系
金属間化合物を提供することを目的とする。
定し、これに従来不利とされていた窒化物、または窒化
物およびホウ化物を特定量分散させ、これにより常温延
性および強度を向上させ得るようにした前記ＴｉＡｌ系
金属間化合物を提供することを目的とする。
【０００６】また本発明は前記機械的性質を有するＴｉ
Ａｌ系金属間化合物を容易に得ることのできる前記製造
方法を提供することを目的とする。
Ａｌ系金属間化合物を容易に得ることのできる前記製造
方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係る高強度高延
性ＴｉＡｌ系金属間化合物は、Ａｌ含有量が３８原子％
≦Ａｌ≦５２原子％であって、金属組織がα2 相とγ相
とが層をなす層状組織域を有し、その層状組織域に窒化
物が分散し、その窒化物の体積分率Ｖ2 が０．０１％≦
Ｖ2 ≦１５％であることを特徴とする。
性ＴｉＡｌ系金属間化合物は、Ａｌ含有量が３８原子％
≦Ａｌ≦５２原子％であって、金属組織がα2 相とγ相
とが層をなす層状組織域を有し、その層状組織域に窒化
物が分散し、その窒化物の体積分率Ｖ2 が０．０１％≦
Ｖ2 ≦１５％であることを特徴とする。
【０００８】また本発明に係る高強度高延性ＴｉＡｌ系
金属間化合物には、前記窒化物の体積分率Ｖ2 とホウ化
物の体積分率Ｖ5 との和Ｖ2 ＋Ｖ5 が０．０１％≦Ｖ2
＋Ｖ5 ≦１５％であるものも含まれる。
金属間化合物には、前記窒化物の体積分率Ｖ2 とホウ化
物の体積分率Ｖ5 との和Ｖ2 ＋Ｖ5 が０．０１％≦Ｖ2
＋Ｖ5 ≦１５％であるものも含まれる。
【０００９】本発明に係る高強度高延性ＴｉＡｌ系金属
間化合物の製造方法は、Ａｌ含有量の下限値が４６原子
％≦Ａｌ≦４８原子％の範囲にあり、またＡｌ含有量の
上限値が４９原子％≦Ａｌ≦５２原子％の範囲にあっ
て、金属組織がα2 相とγ相とが層をなす層状組織域を
有し、その層状組織域に窒化物が分散している素材に、
１次熱処理、それに次ぐ２次熱処理を施し、１次熱処理
の熱処理温度Ｔ1 を、α2 相の高温相であるα相の体積
分率Ｖ3 とγ相の体積分率Ｖ4 との比Ｖ3 ／Ｖ4が０．
５≦Ｖ3 ／Ｖ4 ≦２である温度域に設定して前記層状組
織域の体積分率Ｖ1 の調整を行い、２次熱処理の熱処理
温度Ｔ2 を、１次熱処理の熱処理温度Ｔ1よりも５０℃
以上低い温度域に設定して前記窒化物の体積分率Ｖ2 お
よび析出形態の調整を行うことを特徴とする。
間化合物の製造方法は、Ａｌ含有量の下限値が４６原子
％≦Ａｌ≦４８原子％の範囲にあり、またＡｌ含有量の
上限値が４９原子％≦Ａｌ≦５２原子％の範囲にあっ
て、金属組織がα2 相とγ相とが層をなす層状組織域を
有し、その層状組織域に窒化物が分散している素材に、
１次熱処理、それに次ぐ２次熱処理を施し、１次熱処理
の熱処理温度Ｔ1 を、α2 相の高温相であるα相の体積
分率Ｖ3 とγ相の体積分率Ｖ4 との比Ｖ3 ／Ｖ4が０．
５≦Ｖ3 ／Ｖ4 ≦２である温度域に設定して前記層状組
織域の体積分率Ｖ1 の調整を行い、２次熱処理の熱処理
温度Ｔ2 を、１次熱処理の熱処理温度Ｔ1よりも５０℃
以上低い温度域に設定して前記窒化物の体積分率Ｖ2 お
よび析出形態の調整を行うことを特徴とする。
【００１０】また本発明に係る高強度高延性ＴｉＡｌ系
金属間化合物の製造方法は、Ａｌ含有量の下限値が４２
原子％≦Ａｌ≦４５原子％の範囲にあり、またＡｌ含有
量の上限値が４６原子％≦Ａｌ≦４８原子％の範囲にあ
って、金属組織がα2 相とγ相とが層をなす層状組織域
を有し、その層状組織域に窒化物が分散している素材
に、１次熱処理、それに次ぐ２次熱処理を施し、１次熱
処理の熱処理温度Ｔ1 を、α2 相の高温相であるα相の
体積分率Ｖ3 とγ相の体積分率Ｖ4 との比Ｖ3 ／Ｖ4 が
Ｖ3 ／Ｖ4 ＝２である温度以下、９００℃以上の温度域
に設定して前記層状組織域の体積分率Ｖ1 の調整を行
い、２次熱処理の熱処理温度Ｔ2 を、１次熱処理の熱処
理温度Ｔ1 よりも５０℃以上低い温度域に設定して前記
窒化物の体積分率Ｖ2 および析出形態の調整を行うこと
を特徴とする。
金属間化合物の製造方法は、Ａｌ含有量の下限値が４２
原子％≦Ａｌ≦４５原子％の範囲にあり、またＡｌ含有
量の上限値が４６原子％≦Ａｌ≦４８原子％の範囲にあ
って、金属組織がα2 相とγ相とが層をなす層状組織域
を有し、その層状組織域に窒化物が分散している素材
に、１次熱処理、それに次ぐ２次熱処理を施し、１次熱
処理の熱処理温度Ｔ1 を、α2 相の高温相であるα相の
体積分率Ｖ3 とγ相の体積分率Ｖ4 との比Ｖ3 ／Ｖ4 が
Ｖ3 ／Ｖ4 ＝２である温度以下、９００℃以上の温度域
に設定して前記層状組織域の体積分率Ｖ1 の調整を行
い、２次熱処理の熱処理温度Ｔ2 を、１次熱処理の熱処
理温度Ｔ1 よりも５０℃以上低い温度域に設定して前記
窒化物の体積分率Ｖ2 および析出形態の調整を行うこと
を特徴とする。
【００１１】さらに本発明に係る高強度高延性ＴｉＡｌ
系金属間化合物の製造方法は、Ａｌ含有量の下限値が３
８原子％≦Ａｌ≦４２．５原子％の範囲にあり、またＡ
ｌ含有量の上限値が４２．５原子％≦Ａｌ≦４５原子％
の範囲にあって、金属組織がα2 相とγ相とが層をなす
層状組織域を有し、その層状組織域に窒化物が分散して
いる素材に、１次熱処理、それに次ぐ２次熱処理を施
し、１次熱処理の熱処理温度Ｔ1 を、（α＋γ）相から
（α2 ＋γ）相へ相変化するときの規則−不規則変態点
Ｔｒ以下、９００℃以上の温度域に設定して前記層状組
織域の体積分率Ｖ1 の調整を行い、２次熱処理の熱処理
温度Ｔ2 を、１次熱処理の熱処理温度Ｔ1よりも５０℃
以上低い温度域に設定して前記窒化物の体積分率Ｖ2 お
よび析出形態の調整を行うことを特徴とする。
系金属間化合物の製造方法は、Ａｌ含有量の下限値が３
８原子％≦Ａｌ≦４２．５原子％の範囲にあり、またＡ
ｌ含有量の上限値が４２．５原子％≦Ａｌ≦４５原子％
の範囲にあって、金属組織がα2 相とγ相とが層をなす
層状組織域を有し、その層状組織域に窒化物が分散して
いる素材に、１次熱処理、それに次ぐ２次熱処理を施
し、１次熱処理の熱処理温度Ｔ1 を、（α＋γ）相から
（α2 ＋γ）相へ相変化するときの規則−不規則変態点
Ｔｒ以下、９００℃以上の温度域に設定して前記層状組
織域の体積分率Ｖ1 の調整を行い、２次熱処理の熱処理
温度Ｔ2 を、１次熱処理の熱処理温度Ｔ1よりも５０℃
以上低い温度域に設定して前記窒化物の体積分率Ｖ2 お
よび析出形態の調整を行うことを特徴とする。
【００１２】さらにまた本発明に係る高強度高延性Ｔｉ
Ａｌ系金属間化合物の製造方法には、前記素材として、
層状組織域に窒化物およびホウ化物が分散しているもの
を用いる場合も包含される。この場合、２次熱処理過程
で窒化物およびホウ化物の両体積分率Ｖ2 ，Ｖ5 ならび
に析出形態の調整が行なわれる。
Ａｌ系金属間化合物の製造方法には、前記素材として、
層状組織域に窒化物およびホウ化物が分散しているもの
を用いる場合も包含される。この場合、２次熱処理過程
で窒化物およびホウ化物の両体積分率Ｖ2 ，Ｖ5 ならび
に析出形態の調整が行なわれる。
【００１３】
【作用】この種ＴｉＡｌ系金属間化合物の金属組織は、
等軸γ相よりなるマトリックスと層状組織域を有する。
その層状組織域は、一般的にはα2 相（Ｔｉ3 Ａｌ相）
とγ相（ＴｉＡｌ相）とが交互に積層した構造を有する
が、相隣る２相がγ相である場合もある。このような層
状組織域をマトリックス中に含ませると、ＴｉＡｌ系金
属間化合物の常温延性を向上させることができる。また
層状組織域に窒化物を分散させると、その窒化物の分散
強化能により相隣る２相、例えばα2 相およびγ相間の
層間剥離を防止して、層状組織域による常温延性を損う
ことなく、ＴｉＡｌ系金属間化合物の強度を向上させる
ことができる。この強度向上効果は、層状組織域に窒化
物およびホウ化物の両方を分散させた場合も同じであ
る。
等軸γ相よりなるマトリックスと層状組織域を有する。
その層状組織域は、一般的にはα2 相（Ｔｉ3 Ａｌ相）
とγ相（ＴｉＡｌ相）とが交互に積層した構造を有する
が、相隣る２相がγ相である場合もある。このような層
状組織域をマトリックス中に含ませると、ＴｉＡｌ系金
属間化合物の常温延性を向上させることができる。また
層状組織域に窒化物を分散させると、その窒化物の分散
強化能により相隣る２相、例えばα2 相およびγ相間の
層間剥離を防止して、層状組織域による常温延性を損う
ことなく、ＴｉＡｌ系金属間化合物の強度を向上させる
ことができる。この強度向上効果は、層状組織域に窒化
物およびホウ化物の両方を分散させた場合も同じであ
る。
【００１４】ただし、Ａｌ含有量がＡｌ＜３８原子％で
はα2 相が過多となってＴｉＡｌ系金属間化合物が脆化
する。一方、Ａｌ＞５２原子％では層状組織域の形成が
困難となる。また窒化物の体積分率Ｖ2 がＶ2 ＜０．０
１％では前記分散強化能の程度が低く、一方、Ｖ2 ＞１
５％では窒化物の硬く脆い性質がマトリックスに反映し
てＴｉＡｌ系金属間化合物の常温延性および強度が急激
に低下する。これは、窒化物およびホウ化物の体積分率
Ｖ2 ，Ｖ5 の和がＶ2 ＋Ｖ5 ＜０．０１％であるか、Ｖ
2 ＋Ｖ5 ＞１５％である場合も同じである。
はα2 相が過多となってＴｉＡｌ系金属間化合物が脆化
する。一方、Ａｌ＞５２原子％では層状組織域の形成が
困難となる。また窒化物の体積分率Ｖ2 がＶ2 ＜０．０
１％では前記分散強化能の程度が低く、一方、Ｖ2 ＞１
５％では窒化物の硬く脆い性質がマトリックスに反映し
てＴｉＡｌ系金属間化合物の常温延性および強度が急激
に低下する。これは、窒化物およびホウ化物の体積分率
Ｖ2 ，Ｖ5 の和がＶ2 ＋Ｖ5 ＜０．０１％であるか、Ｖ
2 ＋Ｖ5 ＞１５％である場合も同じである。
【００１５】前記製造方法において、素材のＡｌ含有量
に応じて１次および２次熱処理の熱処理温度Ｔ1 ，Ｔ2
を前記のように設定すると、優れた常温延性と強度を有
するＴｉＡｌ系金属間化合物を容易に得ることができ
る。
に応じて１次および２次熱処理の熱処理温度Ｔ1 ，Ｔ2
を前記のように設定すると、優れた常温延性と強度を有
するＴｉＡｌ系金属間化合物を容易に得ることができ
る。
【００１６】ただし、両熱処理温度Ｔ1 ，Ｔ2 が前記温
度域を逸脱すると、層状組織域の体積分率Ｖ1 、窒化物
の体積分率Ｖ2 、窒化物およびホウ化物の両体積分率の
和Ｖ2 ＋Ｖ5 、ならびに窒化物およびホウ化物の析出形
態の調整を行うことができない。
度域を逸脱すると、層状組織域の体積分率Ｖ1 、窒化物
の体積分率Ｖ2 、窒化物およびホウ化物の両体積分率の
和Ｖ2 ＋Ｖ5 、ならびに窒化物およびホウ化物の析出形
態の調整を行うことができない。
【００１７】なお、各種体積分率は、金属組織の顕微鏡
写真（反射電子組成像）に基づいて画像処理装置により
面積率を算出し、これと等しいものとして求められた。
写真（反射電子組成像）に基づいて画像処理装置により
面積率を算出し、これと等しいものとして求められた。
【００１８】
【実施例】図１は、ＴｉＡｌ系金属間化合物（以下、本
欄においてＴｉＡｌ系ＩＭＣという）の金属組織の概略
を示し、その金属組織は、等軸γ相よりなるマトリック
スと、図示例ではα2 相（Ｔｉ3 Ａｌ相）とγ相（Ｔｉ
Ａｌ相）とを交互に積層した層状組織域Ｌとを有する。
層状組織域Ｌは複数の結晶粒Ｇよりなり、相隣る両結晶
粒Ｇにおけるα2 相とγ相との積層方向ａは異なる。所
定の結晶粒Ｇ内に塊状窒化物ｎ１および針状窒化物ｎ２
が、また所定の粒界ｂに塊状窒化物ｎ３がそれぞれ分散
している。
欄においてＴｉＡｌ系ＩＭＣという）の金属組織の概略
を示し、その金属組織は、等軸γ相よりなるマトリック
スと、図示例ではα2 相（Ｔｉ3 Ａｌ相）とγ相（Ｔｉ
Ａｌ相）とを交互に積層した層状組織域Ｌとを有する。
層状組織域Ｌは複数の結晶粒Ｇよりなり、相隣る両結晶
粒Ｇにおけるα2 相とγ相との積層方向ａは異なる。所
定の結晶粒Ｇ内に塊状窒化物ｎ１および針状窒化物ｎ２
が、また所定の粒界ｂに塊状窒化物ｎ３がそれぞれ分散
している。
【００１９】層状組織域Ｌをマトリックス中に、体積分
率Ｖ1 でＶ1 ≧５％含ませると、ＴｉＡｌ系ＩＭＣの常
温延性を向上させることができる。
率Ｖ1 でＶ1 ≧５％含ませると、ＴｉＡｌ系ＩＭＣの常
温延性を向上させることができる。
【００２０】一方、層状組織域Ｌに窒化物を、体積分率
Ｖ2 で、０．０１％≦Ｖ2 ≦１５％分散させると、結晶
粒Ｇ内においては塊状窒化物ｎ１がα2 相およびγ相の
積層方向ａと平行に延びることによって相隣るα2 相お
よびγ相間の層間剥離が防止され、また粒界ｂにおいて
は塊状窒化物ｎ３によって粒界破壊が防止される。この
ようにして、層状組織域Ｌによる常温延性を損うことな
く、ＴｉＡｌ系ＩＭＣの強度を向上させることができ
る。なお、層間剥離は、２つのγ相が相隣る場合にはγ
相双晶境界においても生じる。
Ｖ2 で、０．０１％≦Ｖ2 ≦１５％分散させると、結晶
粒Ｇ内においては塊状窒化物ｎ１がα2 相およびγ相の
積層方向ａと平行に延びることによって相隣るα2 相お
よびγ相間の層間剥離が防止され、また粒界ｂにおいて
は塊状窒化物ｎ３によって粒界破壊が防止される。この
ようにして、層状組織域Ｌによる常温延性を損うことな
く、ＴｉＡｌ系ＩＭＣの強度を向上させることができ
る。なお、層間剥離は、２つのγ相が相隣る場合にはγ
相双晶境界においても生じる。
【００２１】針状窒化物ｎ２が前記積層方向ａと平行に
延びる場合には問題ないが、針状窒化物ｎ２が、結晶粒
Ｇにおいて相隣る２相、図示例ではα2 相とγ相との境
界に沿うように延びる、即ち、積層方向ａと略直交する
ように延びる場合には、その針状窒化物ｎ２がα2 相お
よびγ相間の層間剥離の起点となり易い。これを回避す
べく、窒化物ｎ１，ｎ２，ｎ３における針状窒化物ｎ２
の割合Ｒ1 は、窒化物ｎ１，ｎ２，ｎ３の体積分率をＶ
2 としたとき、Ｒ1 ≦０．６Ｖ2 に設定される。
延びる場合には問題ないが、針状窒化物ｎ２が、結晶粒
Ｇにおいて相隣る２相、図示例ではα2 相とγ相との境
界に沿うように延びる、即ち、積層方向ａと略直交する
ように延びる場合には、その針状窒化物ｎ２がα2 相お
よびγ相間の層間剥離の起点となり易い。これを回避す
べく、窒化物ｎ１，ｎ２，ｎ３における針状窒化物ｎ２
の割合Ｒ1 は、窒化物ｎ１，ｎ２，ｎ３の体積分率をＶ
2 としたとき、Ｒ1 ≦０．６Ｖ2 に設定される。
【００２２】また窒化物にはＴｉ2 ＡｌＮ、ＴｉＮ、Ｔ
ｉ3 ＡｌＮ等が含まれ、これらのうちＴｉ3 ＡｌＮはＴ
ｉＡｌ系ＩＭＣの靱性に悪影響を与える。これを回避す
べく、窒化物におけるＴｉ3 ＡｌＮの割合Ｒ2 は、窒化
物の体積分率をＶ2 としたとき、Ｒ2 ≦０．６Ｖ2 に設
定される。
ｉ3 ＡｌＮ等が含まれ、これらのうちＴｉ3 ＡｌＮはＴ
ｉＡｌ系ＩＭＣの靱性に悪影響を与える。これを回避す
べく、窒化物におけるＴｉ3 ＡｌＮの割合Ｒ2 は、窒化
物の体積分率をＶ2 としたとき、Ｒ2 ≦０．６Ｖ2 に設
定される。
【００２３】ＴｉＡｌ系ＩＭＣの組成は次の通りであ
る。Ａｌは層状組織域Ｌを形成するための必須化学成分
であって、その含有量は３８原子％≦Ａｌ≦５２原子％
に設定される。また常温延性向上のためＣｒが用いら
れ、その含有量は０．５原子％≦Ｃｒ≦５原子％が適当
である。さらに高温硬さ、したがって高温強度向上のた
めＮｂが必要に応じて用いられ、その含有量は０．１原
子％≦Ｎｂ≦５原子％が適当である。
る。Ａｌは層状組織域Ｌを形成するための必須化学成分
であって、その含有量は３８原子％≦Ａｌ≦５２原子％
に設定される。また常温延性向上のためＣｒが用いら
れ、その含有量は０．５原子％≦Ｃｒ≦５原子％が適当
である。さらに高温硬さ、したがって高温強度向上のた
めＮｂが必要に応じて用いられ、その含有量は０．１原
子％≦Ｎｂ≦５原子％が適当である。
【００２４】窒化物を析出させるため、窒化アルミニウ
ムが用いられ、その含有量は窒素含有量が０．０５原子
％≦Ｎ≦５原子％となるように調整される。
ムが用いられ、その含有量は窒素含有量が０．０５原子
％≦Ｎ≦５原子％となるように調整される。
【００２５】ＴｉＡｌ系ＩＭＣの製造に当っては、次の
ような諸工程が順次実施される。即ち、各化学成分を秤
量する工程、その秤量物を非消耗型アルゴンアーク溶解
炉により溶解してインゴット（素材）を得る工程、イン
ゴットに、真空中にて、主として層状組織域の体積分率
Ｖ1 の調整を狙った１次熱処理を施す工程およびインゴ
ットに、真空中にて、主として窒化物の体積分率Ｖ2 お
よび析出形態の調整を狙った２次熱処理を施す工程であ
る。
ような諸工程が順次実施される。即ち、各化学成分を秤
量する工程、その秤量物を非消耗型アルゴンアーク溶解
炉により溶解してインゴット（素材）を得る工程、イン
ゴットに、真空中にて、主として層状組織域の体積分率
Ｖ1 の調整を狙った１次熱処理を施す工程およびインゴ
ットに、真空中にて、主として窒化物の体積分率Ｖ2 お
よび析出形態の調整を狙った２次熱処理を施す工程であ
る。
【００２６】溶解工程では、ＴｉＡｌ系ＩＭＣの均質化
を狙って、先ず１回目の溶解（表側からの溶解）を行っ
た後、インゴットを裏返して２回目の溶解（裏側からの
溶解）を行い、この表側からの溶解および裏側からの溶
解を１サイクルとして２サイクル以上繰返して行う。こ
のようにして得られたインゴットにおいて、その金属組
織はα2 相とγ相とを交互に積層した層状組織域を有
し、その層状組織域に窒化物が分散している。
を狙って、先ず１回目の溶解（表側からの溶解）を行っ
た後、インゴットを裏返して２回目の溶解（裏側からの
溶解）を行い、この表側からの溶解および裏側からの溶
解を１サイクルとして２サイクル以上繰返して行う。こ
のようにして得られたインゴットにおいて、その金属組
織はα2 相とγ相とを交互に積層した層状組織域を有
し、その層状組織域に窒化物が分散している。
【００２７】１次，２次熱処理における熱処理温度
Ｔ1 ，Ｔ2 はインゴットにおけるＡｌ含有量に応じて設
定されるもので、以下、それら熱処理温度Ｔ1 ，Ｔ2 に
ついて説明する。
Ｔ1 ，Ｔ2 はインゴットにおけるＡｌ含有量に応じて設
定されるもので、以下、それら熱処理温度Ｔ1 ，Ｔ2 に
ついて説明する。
【００２８】図２は、Ｃｒ、Ｎｂ添加ＴｉＡｌ擬二元系
状態図を示す。本図を参照して、インゴットにおけるＡ
ｌ含有量の下限値が４６原子％≦Ａｌ≦４８原子％の範
囲、図示例では、４７．２原子％であり、またＡｌ含有
量の上限値が４９原子％≦Ａｌ≦５２原子％の範囲、図
示例では、５０原子％であるときには、１次熱処理の熱
処理温度Ｔ1 は、α2 相の高温相であるα相の体積分率
Ｖ3 とγ相の体積分率Ｖ4 との比Ｖ3 ／Ｖ4 が０．５≦
Ｖ3 ／Ｖ4 ≦２である温度域に、また熱処理時間は０．
１〜１６８時間にそれぞれ設定され、２次熱処理の熱処
理温度Ｔ2 は、１次熱処理の熱処理温度Ｔ1 よりも５０
℃以上低い温度域に、また熱処理時間は０．１〜１６８
時間にそれぞれ設定される。
状態図を示す。本図を参照して、インゴットにおけるＡ
ｌ含有量の下限値が４６原子％≦Ａｌ≦４８原子％の範
囲、図示例では、４７．２原子％であり、またＡｌ含有
量の上限値が４９原子％≦Ａｌ≦５２原子％の範囲、図
示例では、５０原子％であるときには、１次熱処理の熱
処理温度Ｔ1 は、α2 相の高温相であるα相の体積分率
Ｖ3 とγ相の体積分率Ｖ4 との比Ｖ3 ／Ｖ4 が０．５≦
Ｖ3 ／Ｖ4 ≦２である温度域に、また熱処理時間は０．
１〜１６８時間にそれぞれ設定され、２次熱処理の熱処
理温度Ｔ2 は、１次熱処理の熱処理温度Ｔ1 よりも５０
℃以上低い温度域に、また熱処理時間は０．１〜１６８
時間にそれぞれ設定される。
【００２９】インゴットにおけるＡｌ含有量の下限値が
４２原子％≦Ａｌ≦４５原子％の範囲、図示例では、４
３．６原子％であり、またＡｌ含有量の上限値が４６原
子％≦Ａｌ≦４８原子％の範囲、図示例では、４７．２
原子％未満であるときには、１次熱処理の熱処理温度Ｔ
1 は、α2 相の高温相であるα相の体積分率Ｖ3 とγ相
の体積分率Ｖ4 との比Ｖ3 ／Ｖ4 がＶ3 ／Ｖ4 ＝２であ
る温度以下、９００℃以上の温度域に、また熱処理時間
は２〜１６８時間にそれぞれ設定され、２次熱処理の熱
処理温度Ｔ2 は、１次熱処理の熱処理温度Ｔ1 よりも５
０℃以上低い温度域に、また熱処理時間は２〜１６８時
間にそれぞれ設定される。
４２原子％≦Ａｌ≦４５原子％の範囲、図示例では、４
３．６原子％であり、またＡｌ含有量の上限値が４６原
子％≦Ａｌ≦４８原子％の範囲、図示例では、４７．２
原子％未満であるときには、１次熱処理の熱処理温度Ｔ
1 は、α2 相の高温相であるα相の体積分率Ｖ3 とγ相
の体積分率Ｖ4 との比Ｖ3 ／Ｖ4 がＶ3 ／Ｖ4 ＝２であ
る温度以下、９００℃以上の温度域に、また熱処理時間
は２〜１６８時間にそれぞれ設定され、２次熱処理の熱
処理温度Ｔ2 は、１次熱処理の熱処理温度Ｔ1 よりも５
０℃以上低い温度域に、また熱処理時間は２〜１６８時
間にそれぞれ設定される。
【００３０】インゴットにおけるＡｌ含有量の下限値が
３８原子％≦Ａｌ≦４２．５原子％の範囲、図示例で
は、４１原子％であり、またＡｌ含有量の上限値が４
２．５原子％≦Ａｌ≦４５原子％の範囲、図示例では、
４３．６原子％未満であるときには、１次熱処理の熱処
理温度Ｔ1 は、（α＋γ）相から（α2 ＋γ）相へ相変
化するときの規則−不規則変態点Ｔｒ以下、９００℃以
上の温度域に、また熱処理時間は３〜１６８時間にそれ
ぞれ設定され、２次熱処理の熱処理温度Ｔ2 は、１次熱
処理の熱処理温度Ｔ1 よりも５０℃以上低い温度域に、
また熱処理時間は３〜１６８時間にそれぞれ設定され
る。
３８原子％≦Ａｌ≦４２．５原子％の範囲、図示例で
は、４１原子％であり、またＡｌ含有量の上限値が４
２．５原子％≦Ａｌ≦４５原子％の範囲、図示例では、
４３．６原子％未満であるときには、１次熱処理の熱処
理温度Ｔ1 は、（α＋γ）相から（α2 ＋γ）相へ相変
化するときの規則−不規則変態点Ｔｒ以下、９００℃以
上の温度域に、また熱処理時間は３〜１６８時間にそれ
ぞれ設定され、２次熱処理の熱処理温度Ｔ2 は、１次熱
処理の熱処理温度Ｔ1 よりも５０℃以上低い温度域に、
また熱処理時間は３〜１６８時間にそれぞれ設定され
る。
【００３１】各２次熱処理により、前記のように窒化物
の析出形態の調整が行なわれるものであるが、その熱処
理時間の設定に当っては、前記針状窒化物の割合Ｒ1 が
Ｒ1≦０．６Ｖ2 となるまでの時間も１つの目安とな
る。また各２次熱処理における熱処理温度Ｔ2 の下限値
は６００℃が適当である。
の析出形態の調整が行なわれるものであるが、その熱処
理時間の設定に当っては、前記針状窒化物の割合Ｒ1 が
Ｒ1≦０．６Ｖ2 となるまでの時間も１つの目安とな
る。また各２次熱処理における熱処理温度Ｔ2 の下限値
は６００℃が適当である。
【００３２】次に、ＴｉＡｌ系ＩＭＣにおける層状組織
域の体積分率Ｖ1 、窒化物の体積分率Ｖ2 、針状窒化物
の割合Ｒ1 およびＴｉ3 ＡｌＮの割合Ｒ2 と、機械的性
質との関係等について具体的に説明する。
域の体積分率Ｖ1 、窒化物の体積分率Ｖ2 、針状窒化物
の割合Ｒ1 およびＴｉ3 ＡｌＮの割合Ｒ2 と、機械的性
質との関係等について具体的に説明する。
【００３３】〔Ｉ〕層状組織域の体積分率Ｖ1 と強度お
よび常温延性との関係について 純度９９．８％以上のスポンジチタン、純度９９．９９
％以上のアルミニウム粒および純度９９．９％以上の５
０原子％クロム−５０原子％ニオブ合金粒を、Ａｌ含有
量が４８原子％に、Ｃｒ含有量が２原子％に、Ｎｂ含有
量が２原子％になるように秤量して、全体重量が約４０
ｇの複数の窒素無添加秤量物を得た。
よび常温延性との関係について 純度９９．８％以上のスポンジチタン、純度９９．９９
％以上のアルミニウム粒および純度９９．９％以上の５
０原子％クロム−５０原子％ニオブ合金粒を、Ａｌ含有
量が４８原子％に、Ｃｒ含有量が２原子％に、Ｎｂ含有
量が２原子％になるように秤量して、全体重量が約４０
ｇの複数の窒素無添加秤量物を得た。
【００３４】また前記スポンジチタン、アルミニウム
粒、クロム−ニオブ合金粒および純度９９．８％以上の
窒化アルミニウム粉末を、Ａｌ含有量が４８原子％に、
Ｃｒ含有量が２原子％に、Ｎｂ含有量が２原子％に、Ｎ
含有量が０．５原子％になるように秤量して、全体重量
が約４０ｇの複数の窒素添加秤量物を得た。
粒、クロム−ニオブ合金粒および純度９９．８％以上の
窒化アルミニウム粉末を、Ａｌ含有量が４８原子％に、
Ｃｒ含有量が２原子％に、Ｎｂ含有量が２原子％に、Ｎ
含有量が０．５原子％になるように秤量して、全体重量
が約４０ｇの複数の窒素添加秤量物を得た。
【００３５】次いで、各秤量物を非消耗型アルゴンアー
ク溶解炉により溶解して各種インゴットを得た。この溶
解は２サイクル行われた。各インゴットにおける層状組
織域の体積分率Ｖ1 はＶ1 ＝８０％であった。
ク溶解炉により溶解して各種インゴットを得た。この溶
解は２サイクル行われた。各インゴットにおける層状組
織域の体積分率Ｖ1 はＶ1 ＝８０％であった。
【００３６】その後、所定のインゴットを除き、他のイ
ンゴットに、真空中、１２００℃（図２、０．５≦Ｖ3
／Ｖ4 ≦２の温度域）にて熱処理時間を１〜１６８時間
の範囲で変化させた１次熱処理を施して、層状組織域の
体積分率Ｖ1 の調整を行い、次いで真空中、１０００
℃、２４時間の２次熱処理を施して、窒化物の体積分率
Ｖ2 をＶ2 ＝２％に調整された各種ＴｉＡｌ系ＩＭＣを
得た。この場合、窒化物はその殆どが塊状であった。
ンゴットに、真空中、１２００℃（図２、０．５≦Ｖ3
／Ｖ4 ≦２の温度域）にて熱処理時間を１〜１６８時間
の範囲で変化させた１次熱処理を施して、層状組織域の
体積分率Ｖ1 の調整を行い、次いで真空中、１０００
℃、２４時間の２次熱処理を施して、窒化物の体積分率
Ｖ2 をＶ2 ＝２％に調整された各種ＴｉＡｌ系ＩＭＣを
得た。この場合、窒化物はその殆どが塊状であった。
【００３７】各インゴットおよび各ＴｉＡｌ系ＩＭＣを
縦３mm、横４mm、長さ３７mmの曲げ試験片に形成し、各
曲げ試験片の各面を＃６００番までのエメリー紙によっ
てそれらの面が相互に平行するように仕上げた。
縦３mm、横４mm、長さ３７mmの曲げ試験片に形成し、各
曲げ試験片の各面を＃６００番までのエメリー紙によっ
てそれらの面が相互に平行するように仕上げた。
【００３８】各曲げ試験片の伸び側にストレインゲージ
を貼着して４点曲げ試験を行い、各曲げ試験片における
層状組織域の体積分率Ｖ1 と曲げ強さ（強度）および伸
び（常温延性）との関係を調べたところ、図３，４の結
果を得た。曲げ強さは、ロードセルのデータから換算し
たもので、これは以下の各例において同じである。
を貼着して４点曲げ試験を行い、各曲げ試験片における
層状組織域の体積分率Ｖ1 と曲げ強さ（強度）および伸
び（常温延性）との関係を調べたところ、図３，４の結
果を得た。曲げ強さは、ロードセルのデータから換算し
たもので、これは以下の各例において同じである。
【００３９】図３，４から明らかなように、組成が４８
原子％Ａｌ、２原子％Ｃｒ、２原子％Ｎｂで、また窒化
物の体積分率Ｖ2 が２％において、層状組織域の体積分
率Ｖ1 をＶ1 ≧５％に設定することによって、窒化物を
含有しない場合に比べて常温延性および強度を向上させ
ることができる。
原子％Ａｌ、２原子％Ｃｒ、２原子％Ｎｂで、また窒化
物の体積分率Ｖ2 が２％において、層状組織域の体積分
率Ｖ1 をＶ1 ≧５％に設定することによって、窒化物を
含有しない場合に比べて常温延性および強度を向上させ
ることができる。
【００４０】〔II〕窒化物の体積分率Ｖ2 と強度および
常温延性との関係について （１）高Ａｌ含有量のＴｉＡｌ系ＩＭＣの場合 純度９９．８％以上のスポンジチタン、純度９９．９９
％以上のアルミニウム粒、純度９９．９％以上の５０原
子％クロム−５０原子％ニオブ合金粒および純度９９．
８％以上の窒化アルミニウム粉末を、Ａｌ含有量が４８
原子％に、Ｃｒ含有量が２原子％に、Ｎｂ含有量が２原
子％に固定されると共にＮ含有量が０〜４．２原子％の
範囲で変化するように秤量して、全体重量が約４０ｇの
複数の秤量物を得た。
常温延性との関係について （１）高Ａｌ含有量のＴｉＡｌ系ＩＭＣの場合 純度９９．８％以上のスポンジチタン、純度９９．９９
％以上のアルミニウム粒、純度９９．９％以上の５０原
子％クロム−５０原子％ニオブ合金粒および純度９９．
８％以上の窒化アルミニウム粉末を、Ａｌ含有量が４８
原子％に、Ｃｒ含有量が２原子％に、Ｎｂ含有量が２原
子％に固定されると共にＮ含有量が０〜４．２原子％の
範囲で変化するように秤量して、全体重量が約４０ｇの
複数の秤量物を得た。
【００４１】次いで、各秤量物を非消耗型アルゴンアー
ク溶解炉により溶解して各種インゴットを得た。この溶
解は２サイクル行われた。
ク溶解炉により溶解して各種インゴットを得た。この溶
解は２サイクル行われた。
【００４２】その後、各インゴットに、真空中、１２０
０℃（図２、０．５≦Ｖ3 ／Ｖ4 ≦２）、１２時間の１
次熱処理を施して、層状組織域の体積分率Ｖ1 をＶ1 ＝
１５％に調整し、次いで真空中、９００℃、８時間の２
次熱処理を施して、窒化物の体積分率Ｖ2 を０％≦Ｖ2
≦１７．５％に調整された各種ＴｉＡｌ系ＩＭＣを得
た。この場合、窒化物はその殆どが塊状であった。
０℃（図２、０．５≦Ｖ3 ／Ｖ4 ≦２）、１２時間の１
次熱処理を施して、層状組織域の体積分率Ｖ1 をＶ1 ＝
１５％に調整し、次いで真空中、９００℃、８時間の２
次熱処理を施して、窒化物の体積分率Ｖ2 を０％≦Ｖ2
≦１７．５％に調整された各種ＴｉＡｌ系ＩＭＣを得
た。この場合、窒化物はその殆どが塊状であった。
【００４３】各ＴｉＡｌ系ＩＭＣを前記同様の曲げ試験
片に形成し、各曲げ試験片を用いて前記同様の４点曲げ
試験を行い、各曲げ試験片における窒化物の体積分率Ｖ
2 と曲げ強さ（強度）および伸び（常温延性）との関係
を調べたところ、図５の結果を得た。
片に形成し、各曲げ試験片を用いて前記同様の４点曲げ
試験を行い、各曲げ試験片における窒化物の体積分率Ｖ
2 と曲げ強さ（強度）および伸び（常温延性）との関係
を調べたところ、図５の結果を得た。
【００４４】図５から明らかなように、組成が４８原子
％Ａｌ、２原子％Ｃｒ、２原子％Ｎｂで、また層状組織
域の体積分率Ｖ1 が１５％において、窒化物の体積分率
Ｖ2を０．０１％≦Ｖ2 ≦１５％に設定することによっ
て、ＴｉＡｌ系ＩＭＣに優れた常温延性および強度を兼
備させることができる。
％Ａｌ、２原子％Ｃｒ、２原子％Ｎｂで、また層状組織
域の体積分率Ｖ1 が１５％において、窒化物の体積分率
Ｖ2を０．０１％≦Ｖ2 ≦１５％に設定することによっ
て、ＴｉＡｌ系ＩＭＣに優れた常温延性および強度を兼
備させることができる。
【００４５】（２）低Ａｌ含有量のＴｉＡｌ系ＩＭＣの
場合 前記スポンジチタン、アルミニウム粒、クロム−ニオブ
合金粒および窒化アルミニウム粉末を、Ａｌ含有量が４
３原子％に、Ｃｒ含有量が２原子％に、Ｎｂ含有量が２
原子％に固定されると共にＮ含有量が０〜４．２原子％
の範囲で変化するように秤量して、全体重量が約４０ｇ
の複数の秤量物を得た。
場合 前記スポンジチタン、アルミニウム粒、クロム−ニオブ
合金粒および窒化アルミニウム粉末を、Ａｌ含有量が４
３原子％に、Ｃｒ含有量が２原子％に、Ｎｂ含有量が２
原子％に固定されると共にＮ含有量が０〜４．２原子％
の範囲で変化するように秤量して、全体重量が約４０ｇ
の複数の秤量物を得た。
【００４６】次いで、各秤量物を非消耗型アルゴンアー
ク溶解炉により溶解して各種インゴットを得た。この溶
解は２サイクル行われた。
ク溶解炉により溶解して各種インゴットを得た。この溶
解は２サイクル行われた。
【００４７】その後、各インゴットに、真空中、１１０
０℃（図２、規則−不規則変態点Ｔｒ以下、９００℃以
上の温度域）、２４時間の１次熱処理を施して、層状組
織域の体積分率Ｖ1 をＶ1 ＝５０％に調整し、次いで真
空中、７００℃、９６時間の２次熱処理を施して、窒化
物の体積分率Ｖ2 を０％≦Ｖ2 ≦１７．５％に調整され
た各種ＴｉＡｌ系ＩＭＣを得た。この場合、窒化物はそ
の殆どが塊状であった。
０℃（図２、規則−不規則変態点Ｔｒ以下、９００℃以
上の温度域）、２４時間の１次熱処理を施して、層状組
織域の体積分率Ｖ1 をＶ1 ＝５０％に調整し、次いで真
空中、７００℃、９６時間の２次熱処理を施して、窒化
物の体積分率Ｖ2 を０％≦Ｖ2 ≦１７．５％に調整され
た各種ＴｉＡｌ系ＩＭＣを得た。この場合、窒化物はそ
の殆どが塊状であった。
【００４８】各ＴｉＡｌ系ＩＭＣを前記同様の曲げ試験
片に形成し、各曲げ試験片を用いて前記同様の４点曲げ
試験を行い、各曲げ試験片における窒化物の体積分率Ｖ
2 と曲げ強さ（強度）および伸び（常温延性）との関係
を調べたところ、図６の結果を得た。
片に形成し、各曲げ試験片を用いて前記同様の４点曲げ
試験を行い、各曲げ試験片における窒化物の体積分率Ｖ
2 と曲げ強さ（強度）および伸び（常温延性）との関係
を調べたところ、図６の結果を得た。
【００４９】図６から明らかなように、組成が４３原子
％Ａｌ、２原子％Ｃｒ、２原子％Ｎｂで、また層状組織
域の体積分率Ｖ1 が５０％において、窒化物の体積分率
Ｖ2を０．０１％≦Ｖ2 ≦１５％に設定することによっ
て、ＴｉＡｌ系ＩＭＣに優れた常温延性および強度を兼
備させることができる。
％Ａｌ、２原子％Ｃｒ、２原子％Ｎｂで、また層状組織
域の体積分率Ｖ1 が５０％において、窒化物の体積分率
Ｖ2を０．０１％≦Ｖ2 ≦１５％に設定することによっ
て、ＴｉＡｌ系ＩＭＣに優れた常温延性および強度を兼
備させることができる。
【００５０】〔III 〕Ｎ含有量と窒化物の体積分率Ｖ2
との関係について 図７は、Ｔｉ−４８原子％Ａｌ−２原子％Ｃｒ−２原子
％Ｎｂ−Ｘ原子％Ｎにおける、Ｎ含有量と窒化物の体積
分率Ｖ2 との関係を示す。図中、線ｘはインゴットの場
合に該当し、線ｙ1 〜ｙ3 は、インゴットに２次熱処理
に対応する熱処理を施した場合に該当する。熱処理温度
は、各線ｙ1 〜ｙ3 の場合について１０００℃であり、
また熱処理時間は、線ｙ1 の場合が３時間、線ｙ2 の場
合が１２時間、線ｙ3 の場合が２４時間である。
との関係について 図７は、Ｔｉ−４８原子％Ａｌ−２原子％Ｃｒ−２原子
％Ｎｂ−Ｘ原子％Ｎにおける、Ｎ含有量と窒化物の体積
分率Ｖ2 との関係を示す。図中、線ｘはインゴットの場
合に該当し、線ｙ1 〜ｙ3 は、インゴットに２次熱処理
に対応する熱処理を施した場合に該当する。熱処理温度
は、各線ｙ1 〜ｙ3 の場合について１０００℃であり、
また熱処理時間は、線ｙ1 の場合が３時間、線ｙ2 の場
合が１２時間、線ｙ3 の場合が２４時間である。
【００５１】図７から明らかなように、２次熱処理の熱
処理時間を変化させると、同一Ｎ含有量において窒化物
の体積分率Ｖ2 が変化するもので、この窒化物の体積分
率Ｖ2 はＮ含有量により一義的に決めることができない
ことが判る。
処理時間を変化させると、同一Ｎ含有量において窒化物
の体積分率Ｖ2 が変化するもので、この窒化物の体積分
率Ｖ2 はＮ含有量により一義的に決めることができない
ことが判る。
【００５２】〔IV〕層状組織域のα2 相とγ相との境界
に沿うように延びる針状窒化物の割合Ｒ1 と強度および
常温延性との関係について 前記スポンジチタン、アルミニウム粒、窒化アルミニウ
ム粉末および純度９９．９％以上のＣｒ粒を、Ａｌ含有
量が４６原子％に、Ｃｒ含有量が２原子％に、Ｎ含有量
が０．７原子％になるように秤量して、全体重量が約４
０ｇの複数の秤量物を得た。
に沿うように延びる針状窒化物の割合Ｒ1 と強度および
常温延性との関係について 前記スポンジチタン、アルミニウム粒、窒化アルミニウ
ム粉末および純度９９．９％以上のＣｒ粒を、Ａｌ含有
量が４６原子％に、Ｃｒ含有量が２原子％に、Ｎ含有量
が０．７原子％になるように秤量して、全体重量が約４
０ｇの複数の秤量物を得た。
【００５３】次いで、各秤量物を非消耗型アルゴンアー
ク溶解炉により溶解して各種インゴットを得た。この溶
解は２サイクル行われた。
ク溶解炉により溶解して各種インゴットを得た。この溶
解は２サイクル行われた。
【００５４】その後、各インゴットに、真空中、１２０
０℃（図２、Ｖ3 ／Ｖ4 ＝２である温度以下、９００℃
以上の温度域）、１２時間の１次熱処理を施して、層状
組織域の体積分率Ｖ1 をＶ1 ＝３０％に調整し、次いで
真空中、熱処理温度を６５０〜１１００℃の範囲で変化
させると共に熱処理時間を４８時間に設定された２次熱
処理を施して、窒化物の体積分率Ｖ2 をＶ2 ＝３％に調
整されると共にその析出形態を調整された各種ＴｉＡｌ
系ＩＭＣを得た。
０℃（図２、Ｖ3 ／Ｖ4 ＝２である温度以下、９００℃
以上の温度域）、１２時間の１次熱処理を施して、層状
組織域の体積分率Ｖ1 をＶ1 ＝３０％に調整し、次いで
真空中、熱処理温度を６５０〜１１００℃の範囲で変化
させると共に熱処理時間を４８時間に設定された２次熱
処理を施して、窒化物の体積分率Ｖ2 をＶ2 ＝３％に調
整されると共にその析出形態を調整された各種ＴｉＡｌ
系ＩＭＣを得た。
【００５５】各ＴｉＡｌ系ＩＭＣを前記同様の曲げ試験
片に形成し、各曲げ試験片を用いて前記同様の４点曲げ
試験を行い、各曲げ試験片における２次熱処理の熱処理
温度および層状組織域のα2 相とγ相との境界に沿うよ
うに延びる針状窒化物の割合Ｒ1 と、曲げ強さおよび伸
びとの関係を調べたところ、表１の結果を得た。表中、
Ｖ2 は窒化物の体積分率であり、また層間剥離とは相隣
るα2 相とγ相間の剥離を意味する。
片に形成し、各曲げ試験片を用いて前記同様の４点曲げ
試験を行い、各曲げ試験片における２次熱処理の熱処理
温度および層状組織域のα2 相とγ相との境界に沿うよ
うに延びる針状窒化物の割合Ｒ1 と、曲げ強さおよび伸
びとの関係を調べたところ、表１の結果を得た。表中、
Ｖ2 は窒化物の体積分率であり、また層間剥離とは相隣
るα2 相とγ相間の剥離を意味する。
【００５６】
【表１】 表１、例３〜５のように、針状窒化物の割合Ｒ1 をＲ1
≦０．６Ｖ2 に設定すると、強度および常温延性を向上
させることができる。
≦０．６Ｖ2 に設定すると、強度および常温延性を向上
させることができる。
【００５７】図８は、例４の金属組織を示す顕微鏡写真
（５００倍）であり、層状組織域、等軸γ相、黒色の塊
状窒化物および黒色の針状窒化物が観察される。この場
合、針状窒化物の割合Ｒ1 は０．２Ｖ2 である。
（５００倍）であり、層状組織域、等軸γ相、黒色の塊
状窒化物および黒色の針状窒化物が観察される。この場
合、針状窒化物の割合Ｒ1 は０．２Ｖ2 である。
【００５８】〔V 〕Ｔｉ3 ＡｌＮの割合Ｒ2 と靱性との
関係について 前記スポンジチタン、アルミニウム粒、クロム−ニオブ
合金粒および窒化アルミニウム粉末を、Ａｌ含有量が４
６原子％に、Ｃｒ含有量が２原子％に、Ｎｂ含有量が２
原子％に固定されると共にＮ含有量が０．５〜１原子％
の範囲で変化するように秤量して、全体重量が約４０ｇ
の複数の秤量物を得た。
関係について 前記スポンジチタン、アルミニウム粒、クロム−ニオブ
合金粒および窒化アルミニウム粉末を、Ａｌ含有量が４
６原子％に、Ｃｒ含有量が２原子％に、Ｎｂ含有量が２
原子％に固定されると共にＮ含有量が０．５〜１原子％
の範囲で変化するように秤量して、全体重量が約４０ｇ
の複数の秤量物を得た。
【００５９】次いで、各秤量物を非消耗型アルゴンアー
ク溶解炉により溶解して各種インゴットを得た。この溶
解は２サイクル行われた。
ク溶解炉により溶解して各種インゴットを得た。この溶
解は２サイクル行われた。
【００６０】その後、各インゴットに、真空中、１２０
０℃（図２、Ｖ3 ／Ｖ4 ＝２である温度以下、９００℃
以上の温度域）、１２時間の１次熱処理を施して、層状
組織域の体積分率Ｖ1 をＶ1 ＝３０％に調整し、次いで
真空中、熱処理温度を７００〜９００℃の範囲で変化さ
せると共に熱処理時間を１２時間に設定された２次熱処
理を施して、窒化物の体積分率Ｖ2 をＶ2 ＝８％に調整
されると共にＴｉ2 ＡｌＮ、ＴｉＮ、Ｔｉ3 ＡｌＮの析
出量を調整された各種ＴｉＡｌ系ＩＭＣを得た。
０℃（図２、Ｖ3 ／Ｖ4 ＝２である温度以下、９００℃
以上の温度域）、１２時間の１次熱処理を施して、層状
組織域の体積分率Ｖ1 をＶ1 ＝３０％に調整し、次いで
真空中、熱処理温度を７００〜９００℃の範囲で変化さ
せると共に熱処理時間を１２時間に設定された２次熱処
理を施して、窒化物の体積分率Ｖ2 をＶ2 ＝８％に調整
されると共にＴｉ2 ＡｌＮ、ＴｉＮ、Ｔｉ3 ＡｌＮの析
出量を調整された各種ＴｉＡｌ系ＩＭＣを得た。
【００６１】各ＴｉＡｌ系ＩＭＣについて、２次熱処理
の熱処理温度およびＴｉ3 ＡｌＮの割合Ｒ2 と、ビッカ
ース硬さ試験機による圧痕を起点とした割れの発生状況
との関係を調べたところ表２の結果を得た。
の熱処理温度およびＴｉ3 ＡｌＮの割合Ｒ2 と、ビッカ
ース硬さ試験機による圧痕を起点とした割れの発生状況
との関係を調べたところ表２の結果を得た。
【００６２】
【表２】 表２、例８，９のように、Ｔｉ3 ＡｌＮの割合Ｒ2 をＲ
2 ≦０．６Ｖ2 に設定すると、靱性を向上させることが
できる。例１０のように、Ｔｉ3 ＡｌＮは析出しない方
が良いことは勿論である。
2 ≦０．６Ｖ2 に設定すると、靱性を向上させることが
できる。例１０のように、Ｔｉ3 ＡｌＮは析出しない方
が良いことは勿論である。
【００６３】以上、窒化物を含むＴｉＡｌ系ＩＭＣにつ
いて説明したが、窒化物およびホウ化物を含むＴｉＡｌ
系ＩＭＣ、即ち、Ａｌ含有量が３８原子％≦Ａｌ≦５２
原子％であり、金属組織がα2 相とγ相とが層をなす層
状組織域を有し、その層状組織域に窒化物およびホウ化
物が分散し、その窒化物の体積分率Ｖ2 とホウ化物の体
積分率Ｖ5 との和Ｖ2 ＋Ｖ5 が０．０１％≦Ｖ2 ＋Ｖ5
≦１５％であるＴｉＡｌ系ＩＭＣによっても前記同様の
効果が得られる。
いて説明したが、窒化物およびホウ化物を含むＴｉＡｌ
系ＩＭＣ、即ち、Ａｌ含有量が３８原子％≦Ａｌ≦５２
原子％であり、金属組織がα2 相とγ相とが層をなす層
状組織域を有し、その層状組織域に窒化物およびホウ化
物が分散し、その窒化物の体積分率Ｖ2 とホウ化物の体
積分率Ｖ5 との和Ｖ2 ＋Ｖ5 が０．０１％≦Ｖ2 ＋Ｖ5
≦１５％であるＴｉＡｌ系ＩＭＣによっても前記同様の
効果が得られる。
【００６４】以下、この種ＴｉＡｌ系ＩＭＣにおける窒
化物およびホウ化物の両体積分率Ｖ2 ，Ｖ5 の和Ｖ2 ＋
Ｖ5 と強度および常温延性との関係について説明する。
化物およびホウ化物の両体積分率Ｖ2 ，Ｖ5 の和Ｖ2 ＋
Ｖ5 と強度および常温延性との関係について説明する。
【００６５】前記スポンジチタン、アルミニウム粒、ク
ロム−ニオブ合金粒、窒化アルミニウム粉末および純度
９９．５％以上のＢ粉末を、Ａｌ含有量が４８原子％
に、Ｃｒ含有量が２原子％に、Ｎｂ含有量が２原子％
に、Ｎ含有量が０．１原子％に固定されると共にＢ含有
量が０〜２．５原子％の範囲で変化するように秤量し
て、全体重量が約４０ｇの複数の秤量物を得た。
ロム−ニオブ合金粒、窒化アルミニウム粉末および純度
９９．５％以上のＢ粉末を、Ａｌ含有量が４８原子％
に、Ｃｒ含有量が２原子％に、Ｎｂ含有量が２原子％
に、Ｎ含有量が０．１原子％に固定されると共にＢ含有
量が０〜２．５原子％の範囲で変化するように秤量し
て、全体重量が約４０ｇの複数の秤量物を得た。
【００６６】次いで、各秤量物を非消耗型アルゴンアー
ク溶解炉により溶解して、層状組織域に窒化物、または
窒化物およびホウ化物が分散している各種インゴットを
得た。この溶解は２サイクル行われた。
ク溶解炉により溶解して、層状組織域に窒化物、または
窒化物およびホウ化物が分散している各種インゴットを
得た。この溶解は２サイクル行われた。
【００６７】その後、各インゴットに、真空中、１２０
０℃（図２、０．５≦Ｖ3 ／Ｖ4 ≦２の温度域）、１２
時間の１次熱処理を施して、層状組織域の体積分率Ｖ1
をＶ1 ＝１５％に調整し、次いで真空中、９００℃、８
時間の２次熱処理を施して、窒化物およびホウ化物の両
体積分率の和Ｖ2 ＋Ｖ5 を０．０１％≦Ｖ2 ＋Ｖ5 ≦１
７．５％に調整されると共に窒化物およびホウ化物の析
出形態を調整された各種ＴｉＡｌ系ＩＭＣを得た。この
場合、窒化物およびホウ化物の殆どが塊状であった。
０℃（図２、０．５≦Ｖ3 ／Ｖ4 ≦２の温度域）、１２
時間の１次熱処理を施して、層状組織域の体積分率Ｖ1
をＶ1 ＝１５％に調整し、次いで真空中、９００℃、８
時間の２次熱処理を施して、窒化物およびホウ化物の両
体積分率の和Ｖ2 ＋Ｖ5 を０．０１％≦Ｖ2 ＋Ｖ5 ≦１
７．５％に調整されると共に窒化物およびホウ化物の析
出形態を調整された各種ＴｉＡｌ系ＩＭＣを得た。この
場合、窒化物およびホウ化物の殆どが塊状であった。
【００６８】各ＴｉＡｌ系ＩＭＣを前記同様の曲げ試験
片に形成し、各曲げ試験片を用いて前記同様の４点曲げ
試験を行い、各曲げ試験片における窒化物およびホウ化
物の両体積分率の和Ｖ2 ＋Ｖ5 と曲げ強さ（強度）およ
び伸び（常温延性）との関係を調べたところ、図９の結
果を得た。なお、各ＴｉＡｌ系ＩＭＣにおいて、窒化物
の体積分率Ｖ2 はＶ2 ＝０．０１％であり、したがって
両体積分率の和Ｖ2 ＋Ｖ5 が０．０１％であるＴｉＡｌ
系ＩＭＣはホウ化物を含んでいない（即ち、Ｖ5 ＝０
％）。
片に形成し、各曲げ試験片を用いて前記同様の４点曲げ
試験を行い、各曲げ試験片における窒化物およびホウ化
物の両体積分率の和Ｖ2 ＋Ｖ5 と曲げ強さ（強度）およ
び伸び（常温延性）との関係を調べたところ、図９の結
果を得た。なお、各ＴｉＡｌ系ＩＭＣにおいて、窒化物
の体積分率Ｖ2 はＶ2 ＝０．０１％であり、したがって
両体積分率の和Ｖ2 ＋Ｖ5 が０．０１％であるＴｉＡｌ
系ＩＭＣはホウ化物を含んでいない（即ち、Ｖ5 ＝０
％）。
【００６９】図９から明らかなように、組成が４８原子
％Ａｌ、２原子％Ｃｒ、２原子％Ｎｂで、また層状組織
域の体積分率Ｖ1 が１５％において、窒化物およびホウ
化物の両体積分率の和Ｖ2 ＋Ｖ5 を０．０１％≦Ｖ2 ＋
Ｖ5 ≦１５％に設定することによって、ＴｉＡｌ系ＩＭ
Ｃに優れた常温延性および強度を兼備させることができ
る。
％Ａｌ、２原子％Ｃｒ、２原子％Ｎｂで、また層状組織
域の体積分率Ｖ1 が１５％において、窒化物およびホウ
化物の両体積分率の和Ｖ2 ＋Ｖ5 を０．０１％≦Ｖ2 ＋
Ｖ5 ≦１５％に設定することによって、ＴｉＡｌ系ＩＭ
Ｃに優れた常温延性および強度を兼備させることができ
る。
【００７０】
【発明の効果】請求項１および５記載の発明によれば、
Ａｌ含有量、金属組織ならびに窒化物の体積分率Ｖ2 、
または窒化物およびホウ化物の両体積分率の和Ｖ2 ＋Ｖ
5 を前記のように特定することによって、優れた常温延
性および強度を有するＴｉＡｌ系金属間化合物を提供す
ることができる。
Ａｌ含有量、金属組織ならびに窒化物の体積分率Ｖ2 、
または窒化物およびホウ化物の両体積分率の和Ｖ2 ＋Ｖ
5 を前記のように特定することによって、優れた常温延
性および強度を有するＴｉＡｌ系金属間化合物を提供す
ることができる。
【００７１】請求項７〜９記載の発明によれば、前記の
ように特定された素材に、特定の１次および２次熱処理
を施す、といった比較的簡単な手段を採用することによ
って、前記機械的性質を有するＴｉＡｌ系金属間化合物
を容易に得ることができる。
ように特定された素材に、特定の１次および２次熱処理
を施す、といった比較的簡単な手段を採用することによ
って、前記機械的性質を有するＴｉＡｌ系金属間化合物
を容易に得ることができる。
【図１】ＴｉＡｌ系金属間化合物における金属組織の説
明図である。
明図である。
【図２】Ｃｒ、Ｎｂ添加ＴｉＡｌ擬二元系状態図であ
る。
る。
【図３】層状組織域の体積分率と曲げ強さとの関係を示
すグラフである。
すグラフである。
【図４】層状組織域の体積分率と伸びとの関係を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図５】窒化物の体積分率と、曲げ強さおよび伸びとの
関係の一例を示すグラフである。
関係の一例を示すグラフである。
【図６】窒化物の体積分率と、曲げ強さおよび伸びとの
関係の他例を示すグラフである。
関係の他例を示すグラフである。
【図７】Ｎ含有量と窒化物の体積分率との関係を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図８】ＴｉＡｌ系金属間化合物の金属組織を示す顕微
鏡写真である。
鏡写真である。
【図９】窒化物およびホウ化物の両体積分率の和と、曲
げ強さおよび伸びとの関係を示すグラフである。
げ強さおよび伸びとの関係を示すグラフである。
Ｌ 層状組織域 ｎ１，ｎ３ 塊状窒化物 ｎ２ 針状窒化物
Claims (9)
- 【請求項１】 Ａｌ含有量が３８原子％≦Ａｌ≦５２原
子％であって、金属組織がα2 相とγ相とが層をなす層
状組織域を有し、その層状組織域に窒化物が分散し、そ
の窒化物の体積分率Ｖ2 が０．０１％≦Ｖ2 ≦１５％で
あることを特徴とする高強度高延性ＴｉＡｌ系金属間化
合物。 - 【請求項２】 前記層状組織域の体積分率Ｖ1 がＶ1 ≧
５％である、請求項１記載の高強度高延性ＴｉＡｌ系金
属間化合物。 - 【請求項３】 前記窒化物は、前記層状組織域の相隣る
２相の境界に沿うように延びる針状窒化物を含み、その
窒化物における前記針状窒化物の割合Ｒ1 が、前記窒化
物の体積分率をＶ2 としたとき、Ｒ1 ≦０．６Ｖ2 であ
る、請求項１または２記載の高強度高延性ＴｉＡｌ系金
属間化合物。 - 【請求項４】 前記窒化物はＴｉ3 ＡｌＮを含み、その
窒化物におけるＴｉ3 ＡｌＮの割合Ｒ2 が、前記窒化物
の体積分率をＶ2 としたとき、Ｒ2 ≦０．６Ｖ2 であ
る、請求項１，２または３記載の高強度高延性ＴｉＡｌ
系金属間化合物。 - 【請求項５】 Ａｌ含有量が３８原子％≦Ａｌ≦５２原
子％であって、金属組織がα2 相とγ相とが層をなす層
状組織域を有し、その層状組織域に窒化物およびホウ化
物が分散し、その窒化物の体積分率Ｖ2 とホウ化物の体
積分率Ｖ5 との和Ｖ2 ＋Ｖ5 が０．０１％≦Ｖ2 ＋Ｖ5
≦１５％であることを特徴とする高強度高延性ＴｉＡｌ
系金属間化合物。 - 【請求項６】 Ａｌ含有量の下限値が４６原子％≦Ａｌ
≦４８原子％の範囲にあり、またＡｌ含有量の上限値が
４９原子％≦Ａｌ≦５２原子％の範囲にあって、金属組
織がα2 相とγ相とが層をなす層状組織域を有し、その
層状組織域に窒化物が分散している素材に、１次熱処
理、それに次ぐ２次熱処理を施し、１次熱処理の熱処理
温度Ｔ1 を、α2 相の高温相であるα相の体積分率Ｖ3
とγ相の体積分率Ｖ4 との比Ｖ3 ／Ｖ4 が０．５≦Ｖ3
／Ｖ4 ≦２である温度域に設定して前記層状組織域の体
積分率Ｖ1 の調整を行い、２次熱処理の熱処理温度Ｔ2
を、１次熱処理の熱処理温度Ｔ1 よりも５０℃以上低い
温度域に設定して前記窒化物の体積分率Ｖ2 および析出
形態の調整を行うことを特徴とする高強度高延性ＴｉＡ
ｌ系金属間化合物の製造方法。 - 【請求項７】 Ａｌ含有量の下限値が４２原子％≦Ａｌ
≦４５原子％の範囲にあり、またＡｌ含有量の上限値が
４６原子％≦Ａｌ≦４８原子％の範囲にあって、金属組
織がα2 相とγ相とが層をなす層状組織域を有し、その
層状組織域に窒化物が分散している素材に、１次熱処
理、それに次ぐ２次熱処理を施し、１次熱処理の熱処理
温度Ｔ1 を、α2 相の高温相であるα相の体積分率Ｖ3
とγ相の体積分率Ｖ4 との比Ｖ3 ／Ｖ4 がＶ3 ／Ｖ4 ＝
２である温度以下、９００℃以上の温度域に設定して前
記層状組織域の体積分率Ｖ1 の調整を行い、２次熱処理
の熱処理温度Ｔ2 を、１次熱処理の熱処理温度Ｔ1 より
も５０℃以上低い温度域に設定して前記窒化物の体積分
率Ｖ2 および析出形態の調整を行うことを特徴とする高
強度高延性ＴｉＡｌ系金属間化合物の製造方法。 - 【請求項８】 Ａｌ含有量の下限値が３８原子％≦Ａｌ
≦４２．５原子％の範囲にあり、またＡｌ含有量の上限
値が４２．５原子％≦Ａｌ≦４５原子％の範囲にあっ
て、金属組織がα2 相とγ相とが層をなす層状組織域を
有し、その層状組織域に窒化物が分散している素材に、
１次熱処理、それに次ぐ２次熱処理を施し、１次熱処理
の熱処理温度Ｔ1 を、（α＋γ）相から（α2 ＋γ）相
へ相変化するときの規則−不規則変態点Ｔｒ以下、９０
０℃以上の温度域に設定して前記層状組織域の体積分率
Ｖ1 の調整を行い、２次熱処理の熱処理温度Ｔ2 を、１
次熱処理の熱処理温度Ｔ1 よりも５０℃以上低い温度域
に設定して前記窒化物の体積分率Ｖ2 および析出形態の
調整を行うことを特徴とする高強度高延性ＴｉＡｌ系金
属間化合物の製造方法。 - 【請求項９】 前記素材として、前記層状組織域に窒化
物およびホウ化物が分散しているものを用いる、請求項
６，７または８記載の高強度高延性ＴｉＡｌ系金属間化
合物の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5039504A JPH06228705A (ja) | 1993-02-03 | 1993-02-03 | 高強度高延性ＴｉＡｌ系金属間化合物およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5039504A JPH06228705A (ja) | 1993-02-03 | 1993-02-03 | 高強度高延性ＴｉＡｌ系金属間化合物およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06228705A true JPH06228705A (ja) | 1994-08-16 |
Family
ID=12554880
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5039504A Pending JPH06228705A (ja) | 1993-02-03 | 1993-02-03 | 高強度高延性ＴｉＡｌ系金属間化合物およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06228705A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004263302A (ja) * | 2003-03-03 | 2004-09-24 | United Technol Corp <Utc> | ラメラ合金のための耐損傷性ミクロ組織 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5564047A (en) * | 1979-07-16 | 1980-05-14 | Kirin Brewery | Fourrdirectionninserted pallet of synthetic resin |
-
1993
- 1993-02-03 JP JP5039504A patent/JPH06228705A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5564047A (en) * | 1979-07-16 | 1980-05-14 | Kirin Brewery | Fourrdirectionninserted pallet of synthetic resin |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004263302A (ja) * | 2003-03-03 | 2004-09-24 | United Technol Corp <Utc> | ラメラ合金のための耐損傷性ミクロ組織 |
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