JPH07164592A - ハイブリッド複合材料及びその製造方法 - Google Patents
ハイブリッド複合材料及びその製造方法Info
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- JPH07164592A JPH07164592A JP31516393A JP31516393A JPH07164592A JP H07164592 A JPH07164592 A JP H07164592A JP 31516393 A JP31516393 A JP 31516393A JP 31516393 A JP31516393 A JP 31516393A JP H07164592 A JPH07164592 A JP H07164592A
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- Japan
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- capsule
- foil
- intermetallic compound
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 繊維強化Ti基合金/Ti−Al系金属間化
合物ハイブリッド複合材料及びその製造方法に関する。 【構成】 強化繊維とTi基合金箔とを交互に積層した
積層材の両面にTi−Al系金属間化合物またはシート
を積層し、該積層体をカプセル内に装填して真空引きし
ながら加熱した後、該カプセルを真空封止し、該カプセ
ルを熱間静水圧プレスしてハイブリッド複合材料を製造
する方法。
合物ハイブリッド複合材料及びその製造方法に関する。 【構成】 強化繊維とTi基合金箔とを交互に積層した
積層材の両面にTi−Al系金属間化合物またはシート
を積層し、該積層体をカプセル内に装填して真空引きし
ながら加熱した後、該カプセルを真空封止し、該カプセ
ルを熱間静水圧プレスしてハイブリッド複合材料を製造
する方法。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は航空宇宙分野の機体、エ
ンジン部品及び原子力機器に適用される繊維強化Ti基
合金/Ti−Al系金属間化合物ハイブリッド複合材料
及びその製法に関する。
ンジン部品及び原子力機器に適用される繊維強化Ti基
合金/Ti−Al系金属間化合物ハイブリッド複合材料
及びその製法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来考えられている材料としては、
(1)Ti合金をセラミックス繊維で強化した繊維強化
Ti合金基複合材料及び(2)Ti3 Al系金属間化合
物もしくはTiAl系金属間化合物をセラミックス繊維
または高融点金属繊維で強化した繊維強化Ti−Al系
金属間化合物基複合材料等がある。
(1)Ti合金をセラミックス繊維で強化した繊維強化
Ti合金基複合材料及び(2)Ti3 Al系金属間化合
物もしくはTiAl系金属間化合物をセラミックス繊維
または高融点金属繊維で強化した繊維強化Ti−Al系
金属間化合物基複合材料等がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】繊維強化Ti合金基複
合材料は材料表面がTi合金であるため耐酸化性はTi
合金特性に支配されている。このため、高温での耐酸化
性に劣る。これに対し、繊維強化Ti−Al系金属間化
合物基複合材料はマトリックスとなるTi−Al系金属
間化合物の延性がとぼしいために耐衝撃性に劣り、また
延性がとぼしいこととマトリックスと強化繊維の熱膨張
率が大きく異なるために、製造時もしくは使用時の荷重
や熱の負荷により、マトリックス中にマイクロクラック
を発生し、複合材料が劣化しやすい。
合材料は材料表面がTi合金であるため耐酸化性はTi
合金特性に支配されている。このため、高温での耐酸化
性に劣る。これに対し、繊維強化Ti−Al系金属間化
合物基複合材料はマトリックスとなるTi−Al系金属
間化合物の延性がとぼしいために耐衝撃性に劣り、また
延性がとぼしいこととマトリックスと強化繊維の熱膨張
率が大きく異なるために、製造時もしくは使用時の荷重
や熱の負荷により、マトリックス中にマイクロクラック
を発生し、複合材料が劣化しやすい。
【0004】本発明は上記技術水準に鑑み、従来の繊維
強化Ti合金基複合材料や繊維強化Ti−Al系金属間
化合物基複合材料のような欠点のない全く新規なハイブ
リッド複合材料及びその製法を提供しようとするもので
ある。
強化Ti合金基複合材料や繊維強化Ti−Al系金属間
化合物基複合材料のような欠点のない全く新規なハイブ
リッド複合材料及びその製法を提供しようとするもので
ある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は (1)繊維強化Ti合金基複合材料の両面に、Ti−A
l系金属間化合物を一体化してなることを特徴とするハ
イブリッド複合材料。 (2)強化繊維とTi基合金箔とを交互に積層した積層
材の両面にTi−Al系金属間化合物箔またはシートを
積層し、該積層体をカプセル内に装填して真空引きしな
がら加熱した後、該カプセルを真空封止し、該カプセル
を熱間静水圧プレスすることを特徴とするハイブリッド
複合材料の製造方法。である。
l系金属間化合物を一体化してなることを特徴とするハ
イブリッド複合材料。 (2)強化繊維とTi基合金箔とを交互に積層した積層
材の両面にTi−Al系金属間化合物箔またはシートを
積層し、該積層体をカプセル内に装填して真空引きしな
がら加熱した後、該カプセルを真空封止し、該カプセル
を熱間静水圧プレスすることを特徴とするハイブリッド
複合材料の製造方法。である。
【0006】本発明で用いられるTi合金としてはTi
−15V−3Cr−3Al−3Sn(Ti−15−
3)、Ti−8Mo−1.5Nb−5.7Al−0.3
6Si(β21S)、Ti−10.5Al−1.1Sn
−2.1Zr−0.2Mo−0.76Si(Ti−11
00)、Ti−6Al−4V(Ti−6−4)等があげ
られ、Ti−Al系金属間化合物としてはTi−33A
l、Ti−34Al等にCr,Nb,W,Ta等を少量
添加したTiAl(γ)及びTi−24Al−11N
b、Ti−25Al−9Nb等のTi3 Al(α2 )等
があげられる。このTi−Al系金属間化合物は一般的
に20〜500μm厚のものが用いられる。また強化繊
維としてはSiC,Al2 O3 ,TiB2 等が用いられ
る。
−15V−3Cr−3Al−3Sn(Ti−15−
3)、Ti−8Mo−1.5Nb−5.7Al−0.3
6Si(β21S)、Ti−10.5Al−1.1Sn
−2.1Zr−0.2Mo−0.76Si(Ti−11
00)、Ti−6Al−4V(Ti−6−4)等があげ
られ、Ti−Al系金属間化合物としてはTi−33A
l、Ti−34Al等にCr,Nb,W,Ta等を少量
添加したTiAl(γ)及びTi−24Al−11N
b、Ti−25Al−9Nb等のTi3 Al(α2 )等
があげられる。このTi−Al系金属間化合物は一般的
に20〜500μm厚のものが用いられる。また強化繊
維としてはSiC,Al2 O3 ,TiB2 等が用いられ
る。
【0007】また、本発明のハイブリッド複合材料の製
造に使用されるカプセルとしては軟鋼またはステンレス
鋼の溶接組立構造カプセルがあげられる。また、複合材
料積層体を充填したカプセル内部の真空度は1×10-4
Torr以下の高真空度に維持される。複合材料積層体
を充填したカプセルの加熱温度は一般的に約600℃
で、熱間静水圧プレス(HIP)では例えば880℃、
1500気圧の高温、高圧のガス媒体によって供試体の
表面に同時に等しい圧力を働かせるようにされる。
造に使用されるカプセルとしては軟鋼またはステンレス
鋼の溶接組立構造カプセルがあげられる。また、複合材
料積層体を充填したカプセル内部の真空度は1×10-4
Torr以下の高真空度に維持される。複合材料積層体
を充填したカプセルの加熱温度は一般的に約600℃
で、熱間静水圧プレス(HIP)では例えば880℃、
1500気圧の高温、高圧のガス媒体によって供試体の
表面に同時に等しい圧力を働かせるようにされる。
【0008】
【作用】本発明の繊維強化Ti合金/Ti−Al系金属
間化合物ハイブリッド複合材料は材料表面がTi−Al
系金属間化合物であるために高温での耐酸化性に優れ、
また、繊維含有部分のマトリックスは延性に優れたTi
合金であるために耐衝撃性に優れ、マイクロクラックが
発生し難い。
間化合物ハイブリッド複合材料は材料表面がTi−Al
系金属間化合物であるために高温での耐酸化性に優れ、
また、繊維含有部分のマトリックスは延性に優れたTi
合金であるために耐衝撃性に優れ、マイクロクラックが
発生し難い。
【0009】また、本発明のハイブリッド複合材料の製
造方法によれば、繊維強化Ti合金基複合材料の複合化
成形時に同時にTi−Al系金属間化合物箔またはシー
トを積層一体化することができるので、工程が簡単で製
造コストの低減が可能となる。
造方法によれば、繊維強化Ti合金基複合材料の複合化
成形時に同時にTi−Al系金属間化合物箔またはシー
トを積層一体化することができるので、工程が簡単で製
造コストの低減が可能となる。
【0010】
(実施例1)図1に示す模式図により、平板状ハイブリ
ッド複合材料及びその製造方法を説明する。図1(a)
に示すように、繊維径:約140μmのSiC長繊維を
編んだ強化繊維シート1、厚み:約130μmのTi−
15−3よりなるTi合金箔2、厚み:約130μmの
Ti−24Al−11NbよりなるTi−Al系金属間
化合物箔3を目的形状に合わせて切断すると共に、Ti
合金箔2、Ti−Al系金属間化合物箔3を洗浄する。
ッド複合材料及びその製造方法を説明する。図1(a)
に示すように、繊維径:約140μmのSiC長繊維を
編んだ強化繊維シート1、厚み:約130μmのTi−
15−3よりなるTi合金箔2、厚み:約130μmの
Ti−24Al−11NbよりなるTi−Al系金属間
化合物箔3を目的形状に合わせて切断すると共に、Ti
合金箔2、Ti−Al系金属間化合物箔3を洗浄する。
【0011】次に、図1(b)に示すように、強化繊維
1とTi合金箔2とを交互に積層した積層材の両面にT
i−Al系金属間化合物箔3を積層した積層体を鋼製カ
プセル4に封入し、図1(c)に示すように、真空引き
用チューブ5よりカプセル4内を1×10-4Torr以
下の高真空に真空引きしながら、ヒータ6により600
℃で空焼きして2時間保持し、真空封止する。
1とTi合金箔2とを交互に積層した積層材の両面にT
i−Al系金属間化合物箔3を積層した積層体を鋼製カ
プセル4に封入し、図1(c)に示すように、真空引き
用チューブ5よりカプセル4内を1×10-4Torr以
下の高真空に真空引きしながら、ヒータ6により600
℃で空焼きして2時間保持し、真空封止する。
【0012】真空封止したカプセル4を、図1(d)に
示すように熱間静水圧プレス(HIP)7により、88
0℃、1500気圧の条件下におき1.5時間保持し、
カプセル4内の積層体のハイブリッド複合化を完了す
る。その後、図1(e)に示すように、熱間静水圧プレ
ス7よりカプセル4を取出し、カプセル4よりハイブリ
ッド複合材料を取出し、表面仕上げして平板状ハイブリ
ッド複合材料8を得る。
示すように熱間静水圧プレス(HIP)7により、88
0℃、1500気圧の条件下におき1.5時間保持し、
カプセル4内の積層体のハイブリッド複合化を完了す
る。その後、図1(e)に示すように、熱間静水圧プレ
ス7よりカプセル4を取出し、カプセル4よりハイブリ
ッド複合材料を取出し、表面仕上げして平板状ハイブリ
ッド複合材料8を得る。
【0013】この実施例は従来の繊維強化Ti合金基複
合材料等を製造する箔−繊維−箔積層法とほぼ同一であ
るが、積層時にTiAl金属間化合物をその両面に配し
ている。これにより、非常に容易にハイブリッド複合材
料化が可能となり、従来の繊維強化Ti合金基複合材料
に比べ耐酸化性に優れるハイブリッド複合材料が得られ
る。
合材料等を製造する箔−繊維−箔積層法とほぼ同一であ
るが、積層時にTiAl金属間化合物をその両面に配し
ている。これにより、非常に容易にハイブリッド複合材
料化が可能となり、従来の繊維強化Ti合金基複合材料
に比べ耐酸化性に優れるハイブリッド複合材料が得られ
る。
【0014】(実施例2)図2に示す模式図により、複
雑形状、こゝではブレード状のハイブリッド複合材料及
びその製造方法を説明する。図2(a)に示すように、
実施例1と同じTi合金箔2、Ti−Al系金属間化合
物箔3をホットプレスによりブレード形状を付与し、図
2(b)に示すように成形したTi合金箔2、Ti−A
l系金属間化合物箔3を目的形状に合わせて切断すると
共に洗浄する。次に、実施例1と同じ強化繊維1を切断
すると共に、図2(c)に示すように成形したTi合金
箔2に貼りつけ、これをプリフォーム9とする。
雑形状、こゝではブレード状のハイブリッド複合材料及
びその製造方法を説明する。図2(a)に示すように、
実施例1と同じTi合金箔2、Ti−Al系金属間化合
物箔3をホットプレスによりブレード形状を付与し、図
2(b)に示すように成形したTi合金箔2、Ti−A
l系金属間化合物箔3を目的形状に合わせて切断すると
共に洗浄する。次に、実施例1と同じ強化繊維1を切断
すると共に、図2(c)に示すように成形したTi合金
箔2に貼りつけ、これをプリフォーム9とする。
【0015】次に、図2(d)に示すように、ブレード
形状治具10上に、上記プリフォーム9の両面に成形し
たTi−Al系金属間化合物箔3を配して積層し、カプ
セル4内に封入し、図2(e)に示すように実施例1と
同じように真空引き用チューブ5によりカプセル内を真
空引きしながら、ヒータ6により空焼きし、真空封止す
る。
形状治具10上に、上記プリフォーム9の両面に成形し
たTi−Al系金属間化合物箔3を配して積層し、カプ
セル4内に封入し、図2(e)に示すように実施例1と
同じように真空引き用チューブ5によりカプセル内を真
空引きしながら、ヒータ6により空焼きし、真空封止す
る。
【0016】真空封止したカプセル4を実施例1と同じ
く、図2(f)に示すように熱間静水圧プレス7により
処理してハイブリッド複合化を完了し、その後、実施例
1と同様に操作して図2(g)に示すようなハイブリッ
ド複合材料ブレード12を得る。
く、図2(f)に示すように熱間静水圧プレス7により
処理してハイブリッド複合化を完了し、その後、実施例
1と同様に操作して図2(g)に示すようなハイブリッ
ド複合材料ブレード12を得る。
【0017】
【発明の効果】本発明の繊維強化Ti合金/Ti−Al
系金属間化合物ハイブリッド複合材料は繊維強化Ti合
金基複合材料に比べて、高温での耐酸化性に優れるとと
もに、繊維強化Ti−Al系金属間化合物複合材料に比
べて、耐衝撃性と耐マイクロクラック性に優れる。この
ため耐熱性、耐衝撃性等の要求される部位の材料として
有効である。
系金属間化合物ハイブリッド複合材料は繊維強化Ti合
金基複合材料に比べて、高温での耐酸化性に優れるとと
もに、繊維強化Ti−Al系金属間化合物複合材料に比
べて、耐衝撃性と耐マイクロクラック性に優れる。この
ため耐熱性、耐衝撃性等の要求される部位の材料として
有効である。
【0018】また、本発明のハイブリッド複合材料の製
造方法によれば、繊維強化Ti合金基複合材料の複合化
成形時に、その材料両面にTi−Al系金属間化合物を
配することにより繊維強化Ti合金基複合材料とTi−
Al系金属間化合物を一体化することができるので、簡
単な工程で上述した優れた効果を有するハイブリッド複
合材料を製造することが可能である。
造方法によれば、繊維強化Ti合金基複合材料の複合化
成形時に、その材料両面にTi−Al系金属間化合物を
配することにより繊維強化Ti合金基複合材料とTi−
Al系金属間化合物を一体化することができるので、簡
単な工程で上述した優れた効果を有するハイブリッド複
合材料を製造することが可能である。
【図1】本発明の平板状ハイブリッド複合材料及びその
製造方法の一実施例の説明図。
製造方法の一実施例の説明図。
【図2】本発明のブレード状ハイブリッド複合材料及び
その製造方法の一実施例の説明図。
その製造方法の一実施例の説明図。
Claims (2)
- 【請求項1】 繊維強化Ti合金基複合材料の両面に、
Ti−Al系金属間化合物を一体化してなることを特徴
とするハイブリッド複合材料。 - 【請求項2】 強化繊維とTi基合金箔とを交互に積層
した積層材の両面にTi−Al系金属間化合物箔または
シートを積層し、該積層体をカプセル内に装填して真空
引きしながら加熱した後、該カプセルを真空封止し、該
カプセルを熱間静水圧プレスすることを特徴とするハイ
ブリッド複合材料の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31516393A JPH07164592A (ja) | 1993-12-15 | 1993-12-15 | ハイブリッド複合材料及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31516393A JPH07164592A (ja) | 1993-12-15 | 1993-12-15 | ハイブリッド複合材料及びその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07164592A true JPH07164592A (ja) | 1995-06-27 |
Family
ID=18062187
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP31516393A Withdrawn JPH07164592A (ja) | 1993-12-15 | 1993-12-15 | ハイブリッド複合材料及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07164592A (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004203040A (ja) * | 2002-12-20 | 2004-07-22 | Stork Fokker Aesp Bv | 突合せ溶接された金属層のラミネート |
CN102151981A (zh) * | 2011-04-28 | 2011-08-17 | 哈尔滨工业大学 | 一种采用Al箔作中间层实现TiAl基合金连接的方法 |
CN102700195A (zh) * | 2012-06-14 | 2012-10-03 | 昆山浦力金属工业有限公司 | 一种高分子复合金属材料 |
CN107031140A (zh) * | 2017-03-29 | 2017-08-11 | 银邦金属复合材料股份有限公司 | 含金属间化合物的金属复合板的应用 |
EP3450056A1 (de) * | 2017-09-01 | 2019-03-06 | MTU Aero Engines GmbH | Verfahren zur herstellung eines titanaluminid-bauteils mit zähem kern und entsprechend hergestelltes bauteil |
CN111002685A (zh) * | 2019-12-19 | 2020-04-14 | 中国航空制造技术研究院 | 一种多层级复合材料的制备方法 |
CN115070037A (zh) * | 2022-06-21 | 2022-09-20 | 哈尔滨理工大学 | 一种利用AlCoCrFeNi高熵合金增强Ti-Al系层状复合材料的方法 |
-
1993
- 1993-12-15 JP JP31516393A patent/JPH07164592A/ja not_active Withdrawn
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004203040A (ja) * | 2002-12-20 | 2004-07-22 | Stork Fokker Aesp Bv | 突合せ溶接された金属層のラミネート |
JP4504005B2 (ja) * | 2002-12-20 | 2010-07-14 | ストーク・フォッカー・エーイーエスピー・ビー・ブイ | 突合せ溶接された金属層のラミネート |
CN102151981A (zh) * | 2011-04-28 | 2011-08-17 | 哈尔滨工业大学 | 一种采用Al箔作中间层实现TiAl基合金连接的方法 |
CN102700195A (zh) * | 2012-06-14 | 2012-10-03 | 昆山浦力金属工业有限公司 | 一种高分子复合金属材料 |
CN107031140A (zh) * | 2017-03-29 | 2017-08-11 | 银邦金属复合材料股份有限公司 | 含金属间化合物的金属复合板的应用 |
EP3450056A1 (de) * | 2017-09-01 | 2019-03-06 | MTU Aero Engines GmbH | Verfahren zur herstellung eines titanaluminid-bauteils mit zähem kern und entsprechend hergestelltes bauteil |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010306 |