JPH06248371A - Production of al3ti intermetallic compound, production of alloy powder worked in this production process, alloy powder and al3ti intermetallic compound - Google Patents

Production of al3ti intermetallic compound, production of alloy powder worked in this production process, alloy powder and al3ti intermetallic compound

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JPH06248371A
JPH06248371A JP5039768A JP3976893A JPH06248371A JP H06248371 A JPH06248371 A JP H06248371A JP 5039768 A JP5039768 A JP 5039768A JP 3976893 A JP3976893 A JP 3976893A JP H06248371 A JPH06248371 A JP H06248371A
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JP
Japan
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alloy powder
powder
atomic
product
intermetallic compound
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Inventor
Nobuaki Suzuki
延明 鈴木
Akihiro Kuroda
明浩 黒田
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Suzuki Motor Corp
Original Assignee
Suzuki Motor Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To provide the process for production of the Al3Ti intermetallic compd. having excellent toughness at ordinary temp. and excellent strength at a high temp. oxidation resistance (corrosion resistance), the process for produc tion of the alloy powder worked in this process for production, the alloy powder and the Al3Ti intermetallic compd. CONSTITUTION:Al powder and Mn powder or Al-Mn alloy powder and Ti powder are so compounded that the product consists of <=25atm.% Ti, 5atm.% <=Mn<=12atm.% and the balance Al and that the atomic ratio (Al+Mn)/Ti in the product attains nearly 3. The alloy powder formed by taking the Ti and the Mn into an Al matrix is thereafter produced by a mechanical ironing method. This alloy powder is then subjected to hot extruding or hot pressing. The ingots of Al, Mn and Ti or their alloy ingots are otherwise so melted as to attain these ratios and the rapidly solidified alloy powder is produced; thereafter, this alloy powder is subjected to hot extruding or hot pressing.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、Al3 Ti系金属間化
合物の製造方法,該製造方法において加工される合金粉
の製造方法,合金粉およびAl3 Ti系金属間化合物に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing an Al 3 Ti-based intermetallic compound, a method for producing an alloy powder processed by the method, an alloy powder and an Al 3 Ti-based intermetallic compound.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、TiAlをベースとするTi−A
l系金属間化合物の特性を向上させるために、Mnを添
加する技術が、特開昭63―140049号等に記載さ
れている。
2. Description of the Related Art Conventionally, Ti-A based on TiAl
A technique for adding Mn in order to improve the characteristics of the 1-system intermetallic compound is described in JP-A-63-140049.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、合金粉を製造
するための方法として、従来の溶解・鋳造によるプロセ
スでは、結晶粒が大きくなり、元素の偏析も多く均一な
製品ができず、素材強度を確保することができなかっ
た。またさらに、このような従来の製法では、靭性の改
善に限界があった。加えて、単に素粉末を混合するだけ
では、焼結の際、Alの拡散が大きくなって、ボイド
(空隙)を多く発生させたり、Mn粉が単体のまま組織
中に点在するという不都合を生じることがあった。
However, in the conventional melting and casting process as a method for producing alloy powder, the crystal grains become large, and the segregation of the elements is large, so that a uniform product cannot be obtained, and the material strength is increased. Could not be secured. Furthermore, in such a conventional manufacturing method, there is a limit in improving the toughness. In addition, by simply mixing the elementary powders, the diffusion of Al becomes large at the time of sintering, many voids (voids) are generated, and Mn powder remains scattered in the structure as a simple substance. It happened.

【0004】したがって、本発明の目的は、常温におけ
る靭性が優れかつ高温における強度および耐酸性(耐食
性)に優れたAl3 Ti系金属間化合物の製造方法,該
製造方法において加工される合金粉の製造方法,合金粉
およびAl3 Ti系金属間化合物を提供することにあ
る。
Therefore, an object of the present invention is to provide a method for producing an Al 3 Ti-based intermetallic compound which has excellent toughness at room temperature, strength at high temperature and excellent acid resistance (corrosion resistance), and an alloy powder processed by the method. It is to provide a manufacturing method, an alloy powder, and an Al 3 Ti-based intermetallic compound.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、請
求項1のAl3 Ti系金属間化合物の製造方法は、生成
物がTi≦25原子%、5原子%≦Mn≦12原子%お
よび残部のAlから成りかつ生成物中のAl,Ti,M
nの原子比率(Al+Mn)/Tiがほぼ3となるよう
に、Al粉末およびMn粉末もしくはAl―Mn合金粉
末と、Ti粉末とを配合し、しかる後に、メカニカル・
アロイング法によりAlマトリックス中にTiとMnと
を取り込んだ合金粉を製造し、その後に該合金粉に熱間
押出しあるいは熱間プレスを行うことを含むことを特徴
とする。
In order to achieve the above object, in the method for producing an Al 3 Ti-based intermetallic compound according to claim 1, the product is Ti ≦ 25 atomic%, 5 atomic% ≦ Mn ≦ 12 atomic%, and Al, Ti, M in the product consisting of the balance Al
The Al powder and the Mn powder or the Al-Mn alloy powder and the Ti powder were blended so that the atomic ratio of n (Al + Mn) / Ti was approximately 3, and then the mechanical powder
It is characterized by including producing alloy powder in which Ti and Mn are incorporated in an Al matrix by an alloying method, and then subjecting the alloy powder to hot extrusion or hot pressing.

【0006】上記目的達成のため、請求項2のAl3
i系金属間化合物の製造方法は、生成物がTi≦25原
子%、5原子%≦Mn≦12原子%および残部のAlか
ら成りかつ生成物中のAl,Ti,Mnの原子比率(A
l+Mn)/Tiがほぼ3となるように、Al,Mnお
よびTiの塊、またはこれらの合金塊を溶解して急冷凝
固合金粉を製造し、その後に該合金粉に熱間押出しある
いは熱間プレスを行うことを含むことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the Al 3 T according to claim 2 is used.
The production method of the i-based intermetallic compound is such that the product is composed of Ti ≦ 25 atomic%, 5 atomic% ≦ Mn ≦ 12 atomic% and the balance Al, and the atomic ratio of Al, Ti, Mn in the product (A
Al, Mn, and Ti ingots or their alloy ingots are melted to produce rapidly solidified alloy powder so that 1 + Mn) / Ti becomes approximately 3, and then hot extrusion or hot pressing is performed on the alloy powder. It is characterized by including performing.

【0007】上記目的達成のため、請求項3に記載のA
3 Ti系金属間化合物は、請求項1または2の製造方
法によって製造されることを特徴とする。
[0007] To achieve the above object, A according to claim 3
The l 3 Ti-based intermetallic compound is manufactured by the manufacturing method according to claim 1 or 2.

【0008】上記目的達成のため、請求項4に記載の合
金粉の製造方法は、生成物がTi≦25原子%、5原子
%≦Mn≦12原子%および残部のAlから成りかつ生
成物中のAl,Ti,Mnの原子比率(Al+Mn)/
Tiがほぼ3となるように、Al粉末およびMn粉末も
しくはAl―Mn合金粉末と、Ti粉末とを配合し、し
かる後に、メカニカル・アロイング法によりAlマトリ
ックス中にTiとMnとを取り込ませることよりなるこ
とを特徴とする。
In order to achieve the above object, the method for producing the alloy powder according to claim 4 is such that the product consists of Ti ≦ 25 atomic%, 5 atomic% ≦ Mn ≦ 12 atomic% and the balance Al, and Atomic ratio of Al, Ti, Mn (Al + Mn) /
By mixing Al powder and Mn powder or Al-Mn alloy powder with Ti powder so that Ti becomes approximately 3, and then incorporating Ti and Mn into the Al matrix by the mechanical alloying method. It is characterized by

【0009】上記目的達成のため、請求項5に記載の合
金粉の製造方法は、生成物がTi≦25原子%、5原子
%≦Mn≦12原子%および残部のAlから成りかつ生
成物中のAl,Ti,Mnの原子比率(Al+Mn)/
Tiがほぼ3となるように、Al,MnおよびTiの
塊、またはこれらの合金塊を溶解して急冷凝固合金粉を
製造することよりなることを特徴とする。
To achieve the above object, in the method for producing an alloy powder according to claim 5, the product is composed of Ti ≦ 25 atomic%, 5 atomic% ≦ Mn ≦ 12 atomic% and the balance Al, and Atomic ratio of Al, Ti, Mn (Al + Mn) /
It is characterized in that a lump of Al, Mn and Ti, or an alloy lump thereof is melted to produce a rapidly solidified alloy powder so that Ti becomes approximately 3.

【0010】上記目的達成のため、請求項6に記載の合
金粉は、請求項4または5の製造方法によって製造され
ることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the alloy powder according to claim 6 is manufactured by the manufacturing method according to claim 4 or 5.

【0011】本発明は、Al3 Ti系金属間化合物の結
晶構造中のAlのサイトの一部をMn原子で置換するも
のである。したがって、本発明では、生成物中のAl,
Ti,Mnの原子比率(Al+Mn)/Tiがほぼ3と
なることが必要であり、実質的に生成物がTi≦25原
子%、5原子%≦Mn≦12原子%および残部のAlか
ら成ることが必要である。Mnの添加は、軽量化を図る
ためにも12原子%までが限界であり、これ以上多くな
るとMnが拡散しきれず、逆に脆くなって行く傾向があ
る。また、5原子%以下では、組織上、単相化されず、
Al3 Tiが多く存在して、根本的な靭性の改善を図る
ことができない。
The present invention substitutes a part of Al sites in the crystal structure of an Al 3 Ti intermetallic compound with Mn atoms. Therefore, in the present invention, Al in the product,
It is necessary that the atomic ratio of Ti and Mn (Al + Mn) / Ti is approximately 3, and the product is substantially composed of Ti ≦ 25 atomic%, 5 atomic% ≦ Mn ≦ 12 atomic% and the balance Al. is necessary. The amount of Mn added is limited up to 12 atomic% in order to reduce the weight, and if the amount of Mn exceeds this limit, Mn cannot be fully diffused and conversely tends to become brittle. Further, if it is 5 atomic% or less, it is not made into a single phase because of the structure,
Since a large amount of Al 3 Ti is present, it is impossible to fundamentally improve the toughness.

【0012】本発明において使用原料は、粉末を用い
る。ここで、Tiは、O2 含有量0.5重量%以下、粒
度は、200メッシュより小さい粒径のものが良い。ま
た、Alは、O2 含有量0.5重量%以下、粒度は、3
2ないし250メッシュのもので、Ti粉末よりも大径
のものが良い。さらに、Mnは、32メッシュより粒径
の小さいものが好適である。急冷凝固により得た上記組
成の粉末ならば100メッシュより細粒のものを用い
る。
The raw material used in the present invention is powder. Here, it is preferable that Ti has an O 2 content of 0.5% by weight or less and the particle size is smaller than 200 mesh. Also, Al has an O 2 content of 0.5% by weight or less and a particle size of 3
2 to 250 mesh, which has a larger diameter than Ti powder is preferable. Further, Mn having a particle size smaller than 32 mesh is suitable. If the powder having the above composition obtained by rapid solidification is used, it is finer than 100 mesh.

【0013】なお、上記Al粉末とMn粉末を個々に用
意する代わりに、Al−Mn合金粉末を使用することと
しても良い。このようにAl−Mn合金粉末を使用する
場合、粒径は、100メッシュないし250メッシュの
ものが適用できる。
Instead of individually preparing the Al powder and the Mn powder, Al-Mn alloy powder may be used. When the Al-Mn alloy powder is used as described above, a particle size of 100 to 250 mesh can be applied.

【0014】本発明においては、上記の原料を予め混合
(配合)し、しかる後に、メカニカル・アロイング法に
よりAlマトリックス中にTiとMnとを取り込んだ合
金粉を製造し、その後に該合金粉に熱間押出しあるいは
熱間プレスを行う。この製造工程の流れを図1に示し
た。この図において示されるように、メカニカル・アロ
イングの他に、急冷凝固法によっても粉末を作製でき
る。
In the present invention, the above raw materials are mixed (blended) in advance, and thereafter, an alloy powder in which Ti and Mn are incorporated in an Al matrix is manufactured by a mechanical alloying method, and then the alloy powder is prepared. Hot extrusion or hot pressing is performed. The flow of this manufacturing process is shown in FIG. As shown in this figure, in addition to mechanical alloying, the powder can be produced by a rapid solidification method.

【0015】急冷凝固法では、まず、生成物が所定の成
分組成になるように、Al,MnおよびTiの塊(イン
ゴット)、またはこれらの合金塊を秤量した後、溶解さ
せる。次いで、得られた溶湯を低温の回転円板に滴下さ
せたり、または、流出する溶湯に不活性ガスを噴射させ
る。このように、急冷凝固法では、溶湯から直接急冷凝
固させて合金粉末を得る。酸化を嫌う元素を含む場合
は、不活性ガス雰囲気中で行う。この急冷凝固法を、例
えば、高温と低温で溶解度が異なるような合金組成のも
のに適用した場合、粉末中に添加元素が過飽和に取り込
まれ析出強化を助長したり、もしくは、鋳造を行った場
合に生じる粗大な晶出物がなくなる。これによって、均
一性や信頼性が向上する。一粉末粒子中に添加元素を均
一にしかも組成比にかかわらず微細に取り込まれている
ということでは、急冷凝固合金粉は、メカニカル・アロ
イングによる合金粉の性質に極めて近似している。
In the rapid solidification method, first, a lump (ingot) of Al, Mn and Ti, or an alloy lump thereof is weighed and melted so that the product has a predetermined composition. Next, the obtained molten metal is dropped on a low-temperature rotating disk, or an inert gas is injected into the flowing molten metal. Thus, in the rapid solidification method, the alloy powder is obtained by direct rapid solidification from the molten metal. When an element that dislikes oxidation is included, the process is performed in an inert gas atmosphere. When this rapid solidification method is applied to, for example, those alloy compositions having different solubilities at high and low temperatures, when the additive element is taken into supersaturation in the powder to promote precipitation strengthening, or when casting is performed. There is no coarse crystallization that occurs in. This improves uniformity and reliability. The fact that the additive element is uniformly and finely incorporated in one powder particle regardless of the composition ratio makes the rapidly solidified alloy powder very similar to the properties of the alloy powder by mechanical alloying.

【0016】メカニカル・アロイングを行う場合につい
ては、図1の太線の流れに沿ってさらに詳細に説明す
る。
The case of performing mechanical alloying will be described in more detail along the flow of the thick line in FIG.

【0017】このメカニカル・アロイングによってAl
マトリックス中にTiとMnとを均一かつ微細に取り込
んだ混合粉末を短時間で製造する。
By this mechanical alloying, Al
A mixed powder in which Ti and Mn are uniformly and finely incorporated in a matrix is produced in a short time.

【0018】混合機としてはボールミル好ましくはアト
ライタを使用する。アトライタとは高エネルギー・ボー
ルミルのことであり、その一例を図2に示す。
A ball mill, preferably an attritor, is used as the mixer. An attritor is a high energy ball mill, an example of which is shown in FIG.

【0019】図2のアトライタ1では、シャフト2の回
転によってアジテータ3を回転させ、これによってボー
ル4を運動させる。このボール4の運動によって原料を
混合する。混合操作中、ガス流入口5からガスを流入さ
せ、混合雰囲気を一定に保つ。また、水流入口6から冷
却水を流入させ温度を一定に保つ。なお、図1で7はガ
ス排出口、8は水排出口である。
In the attritor 1 of FIG. 2, the rotation of the shaft 2 causes the agitator 3 to rotate, which causes the ball 4 to move. The raw materials are mixed by the movement of the balls 4. During the mixing operation, gas is introduced from the gas inlet 5 to keep the mixed atmosphere constant. Further, cooling water is introduced from the water inlet 6 to keep the temperature constant. In FIG. 1, 7 is a gas outlet and 8 is a water outlet.

【0020】上記ボール4は最大1インチ好ましくは3
/8インチの鋼球であることが好ましい。ボールと投入
粉末全重量の比率は、ボールの全重量と粉末の全重量の
比率が=150:1ないし20:1である。また、潤滑
剤としては、ワックス系のものが好ましい。潤滑剤は、
粉全重量の0.5重量%を添加することが好ましい。シ
ャフト2の回転数は好ましくは250rpmである。混
合雰囲気としてはArあるいはHe等を使用することが
できる。処理時間は、添加粉末がAlマトリックス中に
均一に取り込まれるまでとし、2時間から最長30時間
である。
The ball 4 has a maximum size of 1 inch, preferably 3
/ 8 inch steel balls are preferred. The ratio of the total weight of the balls to the total weight of the powder is 150: 1 to 20: 1, which is the total weight of the balls to the total weight of the powder. As the lubricant, wax-based ones are preferable. The lubricant is
It is preferred to add 0.5% by weight of the total weight of the powder. The rotation speed of the shaft 2 is preferably 250 rpm. Ar or He or the like can be used as the mixed atmosphere. The treatment time is 2 hours to a maximum of 30 hours until the additive powder is uniformly incorporated in the Al matrix.

【0021】アジテータ3の先端の周速度は、3.5m
/秒以内とし、最大でも1インチのボールを使用して1
0時間以内の時間で処理することが必要である。
The peripheral speed at the tip of the agitator 3 is 3.5 m.
/ Sec and max. 1 inch ball 1
It is necessary to process within 0 hours.

【0022】ボール4は、鋼球以外にもWC系の超硬
球、ZrO2 系あるいはSiN4 系等のセラミックス等
各種のものを使用することができる。
As the balls 4, various kinds of balls such as WC type super hard balls, ceramics such as ZrO 2 type or SiN 4 type can be used in addition to steel balls.

【0023】上記した混合条件は厳密に守る必要があ
る。この混合条件が守られないと、生産性が悪化するば
かりでなく、ボールや混合機の容器壁の摩耗に起因する
Feの混入が著しくなる。さらには処理粉末が微細に成
りすぎるため表面積が大きくなって単位重量あたりの酸
化量が著しく増大してしまう(これは主に粉末の排出・
回収時に生じる)。このようなコンタミネーションの増
大により、靭性が低下し、後述する熱処理過程でFeが
優先的にAlと反応を起こして溶融してしまう等の不都
合を生じる。さらに、混合条件が甘くなると、Alマト
リックス中にTiあるいはMnが均一に取り込まれなく
なって、焼結しても所望の素材強度を確保することがで
きない。
It is necessary to strictly observe the above-mentioned mixing conditions. If this mixing condition is not observed, not only the productivity will deteriorate, but also Fe will be significantly mixed due to the abrasion of the balls and the container wall of the mixer. Furthermore, since the treated powder becomes too fine, the surface area becomes large and the amount of oxidation per unit weight increases significantly (this is mainly due to powder discharge
It occurs at the time of collection). Due to such an increase in contamination, the toughness is lowered, and in a heat treatment process described later, Fe preferentially reacts with Al to be melted, which causes a disadvantage. Further, if the mixing conditions are not so good, Ti or Mn will not be uniformly incorporated into the Al matrix, and the desired material strength cannot be ensured even if sintering is performed.

【0024】本発明では、上記混合操作の後に、熱間静
水圧プレス(以下、HIPともいう)等により上記混合
粉末を焼結(固化成形)する。
In the present invention, after the mixing operation, the mixed powder is sintered (solidified) by hot isostatic pressing (hereinafter, also referred to as HIP) or the like.

【0025】この工程では、まず、上記均一混合粉末
を、融点1,400℃以上の軟鋼製等の金属製のカプセ
ルに詰め、350ないし450℃で真空引きしながら封
入する。このようにして得られたカプセルを熱間静水圧
プレスにより、1,100℃以下660℃(Alの融
点)以上、通常1,100℃で1時間以上,加圧力1,
000kgf/cm2 以上で焼結する。
In this step, first, the homogeneous mixed powder is packed in a metal capsule such as mild steel having a melting point of 1,400 ° C. or higher, and sealed while vacuuming at 350 to 450 ° C. The thus obtained capsules are hot isostatically pressed at 1,100 ° C. or lower and 660 ° C. (melting point of Al) or higher, usually at 1,100 ° C. for 1 hour or longer, and applied pressure 1,
Sintering is performed at 000 kgf / cm 2 or more.

【0026】なお、混合粉末を焼結するためには、この
他にも、図1のように熱間押出しがある。この場合、混
合粉末を固化した後に、素材(固化物)を焼結させる必
要がある。
In addition to this, in order to sinter the mixed powder, there is hot extrusion as shown in FIG. In this case, it is necessary to sinter the material (solidified product) after solidifying the mixed powder.

【0027】本発明では、上記熱間静水圧プレス等を経
た後、カプセルによって形成されたスチール表皮を剥
ぐ。これは、後の熱処理工程においてFeとAlとの反
応によって溶融が生ずるのを防ぐためである。
In the present invention, the steel skin formed by the capsule is peeled off after the hot isostatic pressing and the like. This is to prevent melting due to the reaction between Fe and Al in the subsequent heat treatment step.

【0028】スチール表皮を剥いだ後、素材(焼結物)
を雰囲気熱処理炉中に投入し、均一拡散熱処理を施す。
真空中あるいはArもしくはHe等の不活性雰囲気と
し、炉内圧力は大気圧以上とする。真空中では行わな
い。構成元素特にAlの蒸発が著しくなるからである。
温度はアルミニウムの融点以上で1,100℃以下とす
る。処理時間は4時間以上とする。なお、Mnは、次に
示すように自己拡散係数が大きいため必要に応じて均一
拡散熱処理を実施すれば良く、この処理は不可欠なもの
ではない。 Sn>Zn>Pb>Mg>Al>Mn>Ti>Zr>F
e>Hf>Y>Ni>Co>Cr>V>Si>Nb>M
After peeling the steel skin, the material (sintered product)
Is placed in an atmosphere heat treatment furnace and subjected to uniform diffusion heat treatment.
In a vacuum or in an inert atmosphere such as Ar or He, the furnace pressure is atmospheric pressure or higher. Do not perform in vacuum. This is because the evaporation of the constituent elements, especially Al becomes remarkable.
The temperature is not lower than the melting point of aluminum and not higher than 1,100 ° C. The processing time is 4 hours or more. Since Mn has a large self-diffusion coefficient as shown below, uniform diffusion heat treatment may be carried out if necessary, and this treatment is not essential. Sn>Zn>Pb>Mg>Al>Mn>Ti>Zr> F
e>Hf>Y>Ni>Co>Cr>V>Si>Nb> M
o

【0029】上記熱処理の後、得られた素材(Al3
i系金属間化合物)を図1に示すように、加工工程に送
る。加工工程において、オートバイ・自動車等のエンジ
ンバルブ類,ピストン,ターボチャージャーローター等
の靭性,高温強度,耐酸化性の要求される部材に、用途
に応じて加工される。
After the above heat treatment, the material (Al 3 T
The i-based intermetallic compound) is sent to the processing step as shown in FIG. In the processing process, it is processed into parts that require toughness, high temperature strength, and oxidation resistance, such as engine valves for motorcycles and automobiles, pistons, and turbocharger rotors.

【0030】[0030]

【実施例】【Example】

実施例1―7および比較例1 Al,Ti,Mn粉末を配合し、本発明にかかるAl3
Ti系金属間化合物をメカニカル・アロイングを施して
製造した。
Example 1-7 and Comparative Example 1 Al, Ti, Mn powders were blended, and Al 3 according to the present invention was mixed.
A Ti-based intermetallic compound was produced by mechanical alloying.

【0031】靭性改善の確認テスト 本実施例によって得られた素材から5(w)×5(d)
×10(h)mmの角柱状試験片を切り出し、十分研磨
を行った後、0.5mm/分の速度(クロスヘッドの移
動速度)で圧縮試験を行った。この結果を同様の方法で
得たAl3 Ti(2元素)のデータと比較して表したも
のが表1である。ここで、破断歪とは試験開始前の試料
の高さに対する試料の破断直前までの高さの変位量の絶
対値の比率のことであり、実質的には、これが靭性評価
のバロメータとなる。表中、実施例1―7は、Mnを添
加した実施例であり、比較例1は添加していない実施例
である。
Confirmation test of improvement of toughness 5 (w) × 5 (d) from the material obtained in this example
A × 10 (h) mm prismatic test piece was cut out, sufficiently polished, and then subjected to a compression test at a speed of 0.5 mm / minute (crosshead moving speed). Table 1 shows this result in comparison with the data of Al 3 Ti (2 elements) obtained by the same method. Here, the breaking strain is the ratio of the absolute value of the amount of displacement of the height of the sample just before breaking to the height of the sample before the start of the test, and this is substantially a barometer for toughness evaluation. In the table, Examples 1 to 7 are examples in which Mn is added, and Comparative Example 1 is an example in which Mn is not added.

【0032】[0032]

【表1】 [Table 1]

【0033】ここで、記号について例えば、Mn5とあ
るのは、Ti25Mn5 Al70のことであり、Ti;25
原子%,Mn;5原子%,Alが残部であるという意味
である。また、Mn8とあるのは、Ti25Mn8 Al67
のことであり、Ti;25原子%,Mn;8原子%,A
lが残部であるという意味である。表2に成分重量比と
の関係を各々示す。
Here, for example, the symbol Mn5 means Ti 25 Mn 5 Al 70 , and Ti; 25.
Atomic%, Mn; 5 atomic%, Al means the balance. Further, Mn8 means Ti 25 Mn 8 Al 67
And Ti; 25 atomic%, Mn; 8 atomic%, A
It means that l is the rest. Table 2 shows the relationship with the component weight ratio.

【0034】[0034]

【表2】 [Table 2]

【0035】なお、これらの実施例1―7および比較例
1のメカニカル・アロイングの条件,使用粉末粒径およ
びHIPの条件も表2に示す。実施例1―7および比較
例1とも、全て、ボール重量:装入粉末重量=140:
1とし、シャフト2の回転数は、250rpmとして一
定に保った。メカニカル・アロイングで使用した原料粉
の成分は、Mn;純度99%,80メッシュ以下,A
l;純度99.8%,粒径100メッシュ以下,Ti;
純度99.7%,平均粒径20.9μmであった。
Table 2 also shows the mechanical alloying conditions, the powder particle size used, and the HIP conditions in Examples 1-7 and Comparative Example 1. In each of Examples 1-7 and Comparative Example 1, ball weight: charging powder weight = 140:
1, and the rotation speed of the shaft 2 was kept constant at 250 rpm. The raw material powder used in mechanical alloying is Mn; purity 99%, 80 mesh or less, A
1; purity 99.8%, particle size 100 mesh or less, Ti;
The purity was 99.7% and the average particle size was 20.9 μm.

【0036】表1から、例えば、好条件で製造した実施
例4と比較例1を比較すると、圧縮強度σc で約16.
7%,破断歪εで289%上昇している。
From Table 1, for example, comparing Example 4 and Comparative Example 1 manufactured under favorable conditions, the compressive strength σ c is about 16.
7% and breaking strain ε increased by 289%.

【0037】図3は、靭性評価の目安となる破断歪εと
比重ρとの関係を示したものである。比重3.8付近
で、Mn添加品の破断歪εが著しく大きいことがわか
る。
FIG. 3 shows the relationship between the breaking strain ε and the specific gravity ρ, which serves as a guide for toughness evaluation. It can be seen that the breaking strain ε of the Mn-added product is remarkably large near the specific gravity of 3.8.

【0038】図4に、メカニカル・アロイング時間(図
4中、MA)別に見たMn添加量と各物性値の関係を示
した。破断歪εは、メカニカル・アロイング時間が2時
間,5時間のいずれでもMn添加量の増加とともに上昇
して行き、ある量を過ぎると低下する傾向を示す。この
破断歪εの上昇の仕方は、メカニカル・アロイング時間
の短いほうが急激である。しかし、メカニカル・アロイ
ング時間が長いほうが破断歪εの極大値が低Mn側へシ
フトする。
FIG. 4 shows the relationship between the amount of added Mn and each physical property value as seen by the mechanical alloying time (MA in FIG. 4). The breaking strain ε tends to increase with an increase in the amount of added Mn in both mechanical and alloying times of 2 hours and 5 hours, and tends to decrease when the amount exceeds a certain amount. The method of increasing the breaking strain ε is abrupt when the mechanical alloying time is short. However, when the mechanical alloying time is longer, the maximum value of the breaking strain ε shifts to the lower Mn side.

【0039】このように、生産性を考慮するなら(メカ
ニカル・アロイング時間を短くしたいなら)、Mnを多
めに添加(8原子%ないし12原子%)し、軽量性を重
視するならばMnを5原子%ないし10原子%程度とし
て長めのメカニカル・アロイング時間とすることが好適
である。
As described above, if productivity is taken into consideration (mechanical alloying time is desired to be shortened), Mn is added in a large amount (8 atom% to 12 atom%). It is preferable that the mechanical alloying time is set to a relatively long value by using about 10 atomic% to 10 atomic%.

【0040】図5は、製品の硬さと圧縮強度σc ,破断
歪εの関係を示したものである。この図5から了解され
るように、Hv350程度でも破断歪εは十分確保され
ている。このように、本発明にかかる金属間化合物は、
Alをベースとするものでありながら、調質後の鋼のレ
ベルの硬さにある。したがって、耐摩耗性がAl合金よ
り優れていること、剛性が大きくなる。
FIG. 5 shows the relationship between the hardness of the product, the compressive strength σ c and the breaking strain ε. As understood from FIG. 5, the breaking strain ε is sufficiently secured even at about Hv350. Thus, the intermetallic compound according to the present invention,
Although it is based on Al, it is at the level of hardness of steel after tempering. Therefore, the wear resistance is superior to that of the Al alloy and the rigidity is increased.

【0041】図6は、Al3 TiとTi25Mn10Al65
との圧縮試験時のクロスヘッドの変位量と荷重の変化を
記録したものである。Mn添加品のほうが、破断荷重,
クロスヘッド変位量が著しく大きいことがわかる。
FIG. 6 shows Al 3 Ti and Ti 25 Mn 10 Al 65.
The change amount of the cross head and the change in the load during the compression test are recorded. The Mn-added product has a higher breaking load,
It can be seen that the amount of crosshead displacement is extremely large.

【0042】[0042]

【発明の効果】上記したところから明らかなように、本
発明によれば、常温における靭性が優れかつ高温におけ
る強度および耐酸性(耐食性)に優れたAl3 Ti系金
属間化合物の製造方法,該製造方法において加工される
合金粉の製造方法,合金粉およびAl3 Ti系金属間化
合物を提供することができる。
As is apparent from the above, according to the present invention, there is provided a method for producing an Al 3 Ti-based intermetallic compound which has excellent toughness at room temperature and strength and acid resistance (corrosion resistance) at high temperature. It is possible to provide a method for producing an alloy powder processed in the production method, an alloy powder and an Al 3 Ti-based intermetallic compound.

【0043】本発明によって提供されるAl3 Ti系金
属間化合物は、高温における強度に優れていることか
ら、自動車やオートバイのエンジンのうち、例えば、エ
ンジンバルブ、ターボチャージャーローター等の高温に
さらされる部品や航空機ようなエンジンのタービンブレ
ード類への適用が期待されている。
The Al 3 Ti-based intermetallic compound provided by the present invention is excellent in strength at high temperatures, and therefore is exposed to high temperatures of engine valves of automobiles and motorcycles such as engine valves and turbocharger rotors. It is expected to be applied to turbine blades of parts and engines such as aircraft.

【0044】加えて、耐酸化性(耐食性)にも優れてい
ることから、化学プラント等で使用される各種フランジ
あるいはバルブ等への応用が考えられる。
In addition, since it is also excellent in oxidation resistance (corrosion resistance), it can be applied to various flanges or valves used in chemical plants.

【0045】さらに、本発明は、メカニカル・アロイン
グや急冷凝固による均一複合粉を原料としているため
に、均一性が高く、素材自体の信頼性が高くなる。ま
た、Mnは添加元素としては、人体への影響が比較的少
なく、作業環境の向上を図ることもできる。
Further, in the present invention, since the uniform composite powder obtained by mechanical alloying or rapid solidification is used as the raw material, the uniformity is high and the reliability of the raw material itself is high. In addition, Mn, as an additional element, has a relatively small effect on the human body and can improve the working environment.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の操作の流れを説明するブロック図であ
る。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a flow of operations according to the present invention.

【図2】本発明の実施例で使用するアトライタを説明す
る概念図である。
FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating an attritor used in an embodiment of the present invention.

【図3】本発明にかかるAl3 Ti系金属間化合物につ
いて、比重と破断歪との関係を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between specific gravity and breaking strain for an Al 3 Ti-based intermetallic compound according to the present invention.

【図4】本発明にかかるAl3 Ti系金属間化合物につ
いて、メカニカル・アロイング時間別に見たMn添加量
と各物性値との関係を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the amount of added Mn and the respective physical properties of the Al 3 Ti-based intermetallic compound according to the present invention as seen by mechanical alloying time.

【図5】製品の硬さと圧縮強度σc ,破断歪εの関係を
示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing the relationship among hardness, compressive strength σ c , and breaking strain ε of a product.

【図6】Al3 TiとTi25Mn10Al65との圧縮試験
時のクロスヘッドの変位量と荷重の変化を示すグラフで
ある。
FIG. 6 is a graph showing changes in displacement and load of a crosshead during a compression test of Al 3 Ti and Ti 25 Mn 10 Al 65 .

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 アトライタ本体 2 シャフト 3 アジテータ 4 ボール 5 ガス流入口 6 水流入口 7 ガス排出口 8 水排出口 1 Attritor body 2 Shaft 3 Agitator 4 Ball 5 Gas inlet 6 Water inlet 7 Gas outlet 8 Water outlet

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 生成物がTi≦25原子%、5原子%≦
Mn≦12原子%および残部のAlから成りかつ生成物
中のAl,Ti,Mnの原子比率(Al+Mn)/Ti
がほぼ3となるように、Al粉末およびMn粉末もしく
はAl―Mn合金粉末と、Ti粉末とを配合し、しかる
後に、メカニカル・アロイング法によりAlマトリック
ス中にTiとMnとを取り込んだ合金粉を製造し、その
後に該合金粉に熱間押出しあるいは熱間プレスを行うこ
とを含むことを特徴とするAl 3 Ti系金属間化合物の
製造方法。
1. The product is Ti ≦ 25 atomic%, 5 atomic% ≦
Mn ≦ 12 atomic% and the balance Al and the product
Atomic ratio of Al, Ti, Mn (Al + Mn) / Ti
Al powder and Mn powder so that
Is a mixture of Al-Mn alloy powder and Ti powder.
Later, by the mechanical alloying method, Al matrix
To produce alloy powder that incorporates Ti and Mn in
After that, the alloy powder may be hot extruded or hot pressed.
And Al containing 3Ti-based intermetallic compound
Production method.
【請求項2】 生成物がTi≦25原子%、5原子%≦
Mn≦12原子%および残部のAlから成りかつ生成物
中のAl,Ti,Mnの原子比率(Al+Mn)/Ti
がほぼ3となるように、Al,MnおよびTiの塊、ま
たはこれらの合金塊を溶解して急冷凝固合金粉を製造
し、その後に該合金粉に熱間押出しあるいは熱間プレス
を行うことを含むことを特徴とするAl3 Ti系金属間
化合物の製造方法。
2. The product is Ti ≦ 25 atomic%, 5 atomic% ≦
Atomic ratio (Al + Mn) / Ti of Mn ≦ 12 atomic% and the balance Al and Al, Ti, Mn in the product
Of Al, Mn, and Ti, or an alloy of these alloys is melted to produce a rapidly solidified alloy powder, and then the alloy powder is subjected to hot extrusion or hot pressing. A method for producing an Al 3 Ti-based intermetallic compound, which comprises:
【請求項3】 請求項1または2の製造方法によって製
造されることを特徴とするAl3 Ti系金属間化合物。
3. An Al 3 Ti-based intermetallic compound manufactured by the manufacturing method according to claim 1.
【請求項4】 生成物がTi≦25原子%、5原子%≦
Mn≦12原子%および残部のAlから成りかつ生成物
中のAl,Ti,Mnの原子比率(Al+Mn)/Ti
がほぼ3となるように、Al粉末およびMn粉末もしく
はAl―Mn合金粉末と、Ti粉末とを配合し、しかる
後に、メカニカル・アロイング法によりAlマトリック
ス中にTiとMnとを取り込ませることよりなることを
特徴とする合金粉の製造方法。
4. The product is Ti ≦ 25 atomic%, 5 atomic% ≦
Atomic ratio (Al + Mn) / Ti of Mn ≦ 12 atomic% and the balance Al and Al, Ti, Mn in the product
Al powder and Mn powder or Al-Mn alloy powder and Ti powder are mixed so that the ratio becomes about 3, and then Ti and Mn are incorporated into the Al matrix by the mechanical alloying method. A method for producing an alloy powder characterized by the above.
【請求項5】 生成物がTi≦25原子%、5原子%≦
Mn≦12原子%および残部のAlから成りかつ生成物
中のAl,Ti,Mnの原子比率(Al+Mn)/Ti
がほぼ3となるように、Al,MnおよびTiの塊、ま
たはこれらの合金塊を溶解して急冷凝固合金粉を製造す
ることよりなることを特徴とする合金粉の製造方法。
5. The product is Ti ≦ 25 atomic%, 5 atomic% ≦
Atomic ratio (Al + Mn) / Ti of Mn ≦ 12 atomic% and the balance Al and Al, Ti, Mn in the product
Of Al, Mn, and Ti, or an alloy lump of these alloys is melted to produce a rapidly solidified alloy powder so that the alloy powder becomes approximately 3.
【請求項6】 請求項4または5の製造方法によって製
造されることを特徴とする合金粉。
6. An alloy powder produced by the method according to claim 4 or 5.
JP5039768A 1993-03-01 1993-03-01 Production of al3ti intermetallic compound, production of alloy powder worked in this production process, alloy powder and al3ti intermetallic compound Pending JPH06248371A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109112335A (en) * 2018-09-17 2019-01-01 南昌大学 A kind of nano aluminum nitride enhances the hot-press method of 7075 aluminium alloys

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