JPH07252562A - Ｔｉ−Ａｌ系軽量耐熱部材およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 機械的性質および耐酸化性に優れた軽量なＴ
ｉ−Ａｌ系耐熱部材を提供する。 【構成】 重量％で、Ａｌ：３２〜３６％、Ｓｉ：０．
１〜２．０％、場合によってはさらにＮｂ：０．１〜
５．０％、同じく場合によってはさらにＣｒ：０．１〜
３．０％，Ｂ：０．００５〜０．２００％のうちの１種
または２種を含み、残部Ｔｉおよび不純物よりなり、鋳
造のままの微細組織においてＴｉＡｌ中にＴｉ_３Ａｌが
層状に分布するラメラ組織を有するＴｉ−Ａｌ系軽量耐
熱材料を素材とし、金属組織における結晶粒径とラメラ
間隔およびＴｉ−Ｓｉ系析出物の分布を安定化させて高
温使用時における特性の安定性を向上させるための熱処
理として、真空または不活性なガス雰囲気中で、処理温
度：１０００〜１３５０℃，処理時間：１〜２４時間の
熱処理を行ない、Ｔｉ−Ｓｉ系析出物を結晶粒界および
ラメラ層間に分布する微細構造のものとしたＴｉ−Ａｌ
系軽量耐熱部材の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、Ｔｉ−Ａｌ製軽量耐熱
部品や製品等として利用されるＴｉ−Ａｌ系軽量耐熱部
材（材料，素材，部品，製品等）およびその製造方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車などのエンジンバルブ，ピスト
ン，ロッカーアーム等の高速往復運動部品、あるいは、
自動車エンジン，ガスタービン，ジェットエンジンなど
のタービンブレード，ターボチャージャロータ等の高速
回転部品は、近年、エンジン等の高性能化，高効率化等
に伴って、ますます軽量性，耐熱性に優れていることが
要求されており、これに応じてこれらの部品用の材料の
研究開発が盛んに行なわれている。

【０００３】近年、Ｔｉ−Ａｌ系金属間化合物がこの要
求を満たす材料の一つとして注目されており、従来の課
題であった低温域での延性の向上、耐酸化性の改善を目
的とした発明が数多くなされてきた。

【０００４】このような従来のＴｉ−Ａｌ系軽量耐熱材
料にあっては、低温域での延性、６００〜８００℃での
引張り強度やクリープ強度、および耐酸化性等の特性は
改善されてきた。一方、材料の特性を向上・安定化させ
るためには、熱処理等の加熱過程を経ることが一般的で
ある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
Ｔｉ−Ａｌ系軽量耐熱材料にあっては、高温で熱処理し
た場合、もしくは、９００℃前後の温度で部品として使
用した場合に、機械的特性が低下するものがあった。ま
た、従来のＴｉ−Ａｌ系軽量耐熱材料において、熱処理
や使用中の加熱等の熱履歴によって、結晶粒径の肥大化
やラメラ間隔の増大等により、金属微細組織が変化する
ために、Ｔｉ−Ａｌ系材料が本来持つ特性を損なうこと
があった。

【０００６】そこで、これらのＴｉ−Ａｌ系軽量耐熱材
料を素材や部品として使用する場合、特性を損なわない
ようにするために、鋳造等による成形を行った後、熱処
理を施さずに、鋳造のままの状態で使用することが望ま
しいという説が一般的で有り、使用中の加熱により特性
が低下することは、しかたのないこととする状況にあっ
た。

【０００７】このように、従来のＴｉ−Ａｌ系軽量耐熱
材料は、素材や部品の製造過程において、品質や耐久性
向上のために、本来必要な均質化や表面処理用の熱処理
等の加熱工程の制限を余儀なくさせ、素材や部品の信頼
性に関して不十分な加工しかできないとか、もしくは、
熱処理が不可避の場合、Ｔｉ−Ａｌ系軽量耐熱材料が本
来持つ特性を十分に活用できないとか、さらには、使用
中に材料特性が低下するとか、などの問題点があり、こ
のような問題点を解決することが課題であった。

【０００８】

【発明の目的】本発明は、このような従来の課題にかん
がみてなされたものであって、Ｔｉ−Ａｌ系軽量耐熱部
材の性能および品質を向上させることが可能であり、結
晶粒界およびラメラ層間にＴｉ−Ｓｉ系析出物が分布し
ているものとすることによって、高温における引張り強
度やクリープ強度および耐酸化性を著しく向上させるこ
とができるＴｉ−Ａｌ系軽量耐熱部材を提供することを
目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係わるＴｉ−Ａ
ｌ系軽量耐熱部材は、重量％で、Ａｌ：３２〜３６％、
Ｓｉ：０．１〜２．０％を含み、残部Ｔｉおよび不純物
よりなり、鋳造のままの微細組織においてＴｉＡｌ中に
Ｔｉ_３Ａｌが層状に分布するラメラ組織を有し、使用前
の熱処理，使用中の熱履歴などの加熱により金属組織に
おける結晶粒径とラメラ間隔およびＴｉ−Ｓｉ系析出物
の分布が安定化していることを特徴としている。

【００１０】また、同じく、本発明に係わるＴｉ−Ａｌ
系軽量耐熱部材は、重量％で、Ａｌ：３２〜３６％、Ｓ
ｉ：０．１〜２．０％、Ｎｂ：０．１〜５．０％を含
み、残部Ｔｉおよび不純物よりなり、鋳造のままの微細
組織においてＴｉＡｌ中にＴｉ_３Ａｌが層状に分布する
ラメラ組織を有し、使用前の熱処理，使用中の熱履歴な
どの加熱により金属組織における結晶粒径とラメラ間隔
およびＴｉ−Ｓｉ系析出物の分布が安定化していること
を特徴としている。

【００１１】同じく、本発明に係わるＴｉ−Ａｌ系軽量
耐熱部材は、重量％で、Ａｌ：３２〜３６％、Ｓｉ：
０．１〜２．０％、Ｎｂ：０．１〜５．０％、およびＣ
ｒ：０．１〜３．０％，Ｂ：０．００５〜０．２００％
のうちの１種または２種を含み、残部Ｔｉおよび不純物
よりなり、鋳造のままの微細組織においてＴｉＡｌ中に
Ｔｉ_３Ａｌが層状に分布するラメラ組織を有し、使用前
の熱処理，使用中の熱履歴などの加熱により金属組織に
おける結晶粒径とラメラ間隔およびＴｉ−Ｓｉ系析出物
の分布が安定化していることを特徴としている。

【００１２】そして、本発明に係わるＴｉ−Ａｌ系軽量
耐熱部材の実施態様において、前記Ｔｉ−Ｓｉ系析出物
は、結晶粒界およびラメラ層間に分布する微細構造とな
っているものとすることができる。

【００１３】また、本発明に係わるＴｉ−Ａｌ系軽量耐
熱部材の製造方法は、重量％で、Ａｌ：３２〜３６％、
Ｓｉ：０．１〜２．０％を含み、残部Ｔｉおよび不純物
よりなり、鋳造のままの微細組織においてＴｉＡｌ中に
Ｔｉ_３Ａｌが層状に分布するラメラ組織を有するＴｉ−
Ａｌ系軽量耐熱材料を素材とし、金属組織における結晶
粒径とラメラ間隔およびＴｉ−Ｓｉ系析出物の分布を安
定化させて高温使用時における特性の安定性を向上させ
るための熱処理として、真空または不活性なガス雰囲気
中で、処理温度：１０００〜１３５０℃，処理時間：１
〜２４時間の熱処理を行なうことを特徴としている。

【００１４】同じく、本発明に係わるＴｉ−Ａｌ系軽量
耐熱部材の製造方法は、重量％で、Ａｌ：３２〜３６
％、Ｓｉ：０．１〜２．０％、Ｎｂ：０．１〜５．０％
を含み、残部Ｔｉおよび不純物よりなり、鋳造のままの
微細組織においてＴｉＡｌ中にＴｉ_３Ａｌが層状に分布
するラメラ組織を有するＴｉ−Ａｌ系軽量耐熱材料を素
材とし、金属組織における結晶粒径とラメラ間隔および
Ｔｉ−Ｓｉ系析出物の分布を安定化させて高温使用時に
おける特性の安定性を向上させるための熱処理として、
真空または不活性なガス雰囲気中で、処理温度：１００
０〜１３５０℃，処理時間：１〜２４時間の熱処理を行
なうことを特徴としている。

【００１５】同じく、本発明に係わるＴｉ−Ａｌ系軽量
耐熱部材の製造方法は、重量％で、Ａｌ：３２〜３６
％、Ｓｉ：０．１〜２．０％、Ｎｂ：０．１〜５．０
％、およびＣｒ：０．１〜３．０％，Ｂ：０．００５〜
０．２００％のうちの１種または２種を含み、残部Ｔｉ
および不純物よりなり、鋳造のままの微細組織において
ＴｉＡｌ中にＴｉ_３Ａｌが層状に分布するラメラ組織を
有するＴｉ−Ａｌ系軽量耐熱材料を素材とし、金属組織
における結晶粒径とラメラ間隔およびＴｉ−Ｓｉ系析出
物の分布を安定化させて高温使用時における特性の安定
性を向上させるための熱処理として、真空または不活性
なガス雰囲気中で、処理温度：１０００〜１３５０℃，
処理時間：１〜２４時間の熱処理を行なうことを特徴と
している。

【００１６】そして、本発明に係わるＴｉ−Ａｌ系軽量
耐熱部材の製造方法の実施態様においては、Ｔｉ−Ｓｉ
系析出物を結晶粒界およびラメラ層間に分布する微細構
造のものとするようになすことができる。

【００１７】次に、本発明に係わるＴｉ−Ａｌ系軽量耐
熱部材の化学成分組成（重量％）の限定理由について説
明する。

【００１８】Ａｌ：３２〜３６％ Ａｌは、Ｔｉとともに金属間化合物ＴｉＡｌおよびＴｉ
_３Ａｌを構成する必須の元素であり、Ａｌ含有量が少な
すぎるとＴｉ_３Ａｌの生成量が多くなりすぎて延性およ
び靭性が低下すると共に耐酸化性にも劣ったものとな
り、反対にＡｌ含有量が多すぎるとＴｉＡｌ単相化、ま
たはＡｌ_３Ｔｉ生成量の増大をきたして、延性および靭
性が低下したものとなり、このようなＴｉＡｌ／Ｔｉ_３
Ａｌの２相合金において高強度・高靭性を得るためには
合金中のＴｉ_３Ａｌが５〜４０体積％存在するようにな
すことが必要であり、このためＡｌ含有量を３２〜３６
％、より好ましくは３３〜３５％の範囲とする。

【００１９】Ｓｉ：０．１〜２．０％ Ｓｉは、Ｔｉ−Ａｌ系材料の耐酸化性を向上させるのに
有効な元素であり、その効果が現われるのは０．１％か
らである。しかし、２．０％を超えて含有させると珪素
化合物を多量に生成して常温延性および靭性が低下す
る。したがって、本発明では、Ｓｉ含有量を０．１〜
２．０％、より望ましくは０．３〜１．７％の範囲とし
ている。

【００２０】Ｎｂ：０．１〜５．０％ Ｎｂは、Ｓｉと共に複合添加することによってＮｂ単独
の場合に比べて耐酸化性をさらに向上させるのに有効な
元素であり、Ｓｉとの共存によってその効果が現われる
のは０．１％からであり、Ｎｂの含有量が増加するにつ
れて耐酸化性が向上するが、その効果は５．０％でほぼ
飽和する。従って、本発明では、その上限値を５．０％
とする。

【００２１】また、Ｎｂを５．０％を超えて含有させる
と、このＮｂの比重が大きいことから、本来軽量性を特
長とするＴｉ−Ａｌ系材料の比重が増大してその利点が
減殺されてしまう。この他にも、高価なＮｂの多量添加
によって材料コストがいたずらに高くなってしまう不具
合も生ずる。したがって、Ｎｂ含有量は０．１〜５．０
％、より望ましくは０．５〜３．０％である。

【００２２】Ｃｒ：０．１〜３．０％，Ｂ：０．００５
〜０．２００％のうちの１種または２種 ＣｒおよびＢは、Ｔｉ−Ａｌ系材料の延性を増大して、
加工性を向上させるのに有効な元素である。このうち、
Ｃｒは、ＴｉＡｌおよびＴｉ_３Ａｌの両方に固溶する
が、特にＴｉＡｌの方に多量に固溶する元素である。そ
して、ＣｒがＴｉＡｌ中に固溶すると固溶強化によって
強度および延性が飛躍的に向上する。このような効果が
現われるのは、０．１％からであるが、３．０％を超え
るとその効果は飽和し、むしろ延性が低下すると共に耐
酸化性の劣化に対する影響が大となる。従って、Ｃｒ含
有量は、０．１〜３．０％、より望ましくは０．１〜
２．０％とする。

【００２３】他方、Ｂは、ＴｉＡｌ／Ｔｉ_３Ａｌ２相合
金の結晶粒を微細化し、高温延性を改善する効果を有す
る。また、鋳造においては湯回り性を改善する効果を有
する。そして、これらの効果が現われるのは０．００５
％からであるが、０．２００％を超えると硼化物である
ＴｉＢ_２が多量に析出して強度および延性を低下させる
こととなるので、添加するとしても０．００５〜０．２
００％、より望ましくは０．００８〜０．１００％とす
る。

【００２４】Ｔｉ：残部 Ｔｉは、ＴｉＡｌ／Ｔｉ_３Ａｌ２相合金においてＴｉＡ
ｌおよびＴｉ_３Ａｌを構成する必須の元素であるので残
部としている。

【００２５】そのほか、Ｃは、ＴｉＡｌおよびＴｉ_３Ａ
ｌ中に固溶してこれを強化することにより強度を増大さ
せる作用を有しているが、０．３％を超えると延性を低
下させるので０．３％以下とすることが望ましく、Ｏ
は、Ｃと同様にＴｉＡｌおよびＴｉ_３Ａｌ中に固溶して
これを強化することにより強度を増大させる作用を有し
ているが、０．３％を超えると延性を低下させるので
０．３％以下とすることが望ましく、Ｎは、Ｃ，Ｏと同
様にＴｉＡｌおよびＴｉ_３Ａｌ中に固溶してこれを強化
することにより強度を増大させる作用を有しているが、
０．２％を超えると延性を低下させるので０．２％以下
とすることが望ましい。

【００２６】本発明に係わるＴｉ−Ａｌ系軽量耐熱部材
は、上記した成分組成を有するものであり、このＴｉ−
Ａｌ系軽量耐熱部材の鋳造のままの一般的な微細組織
は、図１の写真において明らかなように、結晶粒径やラ
メラ間隔が小さいものとなっている。また、結晶粒界お
よび粒内にＴｉ−Ｓｉ系の金属間化合物が析出してい
る。この微細組織における粒径とラメラ間隔の小さいこ
とは、Ｔｉ−Ａｌ系軽量耐熱部材の機械的性質、特に常
温での延性向上に効果がある。

【００２７】一方、微細組織の不均一さ、Ｔｉ−Ｓｉ系
金属間化合物の偏析は、機械的性質のばらつき等、不安
定さの原因となる。

【００２８】本発明のＴｉ−Ａｌ系軽量耐熱部材は、上
記のような材料の不安定さを取り除くための均質化熱処
理を施すものとなっている。この均質化熱処理は、真空
中もしくは不活性ガス等の不活性なガス中で、常圧，高
圧および超高圧等のうちいずれかの雰囲気で行なう。

【００２９】熱処理条件は、均質化熱処理後の結晶粒径
が変化せず、Ｔｉ−Ｓｉ系金属間化合物は結晶粒界およ
びラメラ層間に分布する微細構造のものとなるように、
処理温度が１０００〜１３５０℃で、処理時間の積算が
１〜２４時間とするのが良い。

【００３０】図２の写真は、Ｔｉ−３３．５重量％Ａｌ
−１．０重量％Ｓｉの組成をもつＴｉ−Ａｌ系軽量耐熱
材料を、熱処理条件として、真空中で、温度：１３００
℃，時間：２４時間の均質化熱処理を施した場合の組織
を示すものである。この均質化熱処理後の微細構造は、
結晶粒径が変化せず、Ｔｉ−Ｓｉ系金属間化合物は結晶
粒界およびラメラ層間に分布している。

【００３１】このように、Ｔｉ−Ａｌ系にＳｉを添加し
た組成として熱処理を行なうことにより、結晶粒径やラ
メラ間隔等の金属微細組織を安定化させ、機械的性質お
よび耐酸化性に優れたＴｉ−Ａｌ系軽量耐熱部材を得る
ことができる。

【００３２】

【発明の作用】本発明に係わるＴｉ−Ａｌ系軽量耐熱部
材では、重量％で、Ａｌ：３２〜３６％、Ｓｉ：０．１
〜２．０％を含み、残部Ｔｉおよび不純物よりなり、鋳
造のままの微細組織においてＴｉＡｌ中にＴｉ_３Ａｌが
層状に分布するラメラ組織を有し、使用前の熱処理，使
用中の熱履歴などの加熱により金属組織における結晶粒
径とラメラ間隔およびＴｉ−Ｓｉ系析出物の分布が安定
化しているものであり、Ｔｉ−Ｓｉ系析出物であるＴｉ
−Ｓｉ系の金属間化合物が、結晶粒界やラメラ層間に析
出分布しているものとすることによって、機械的性質お
よび耐酸化性に優れた軽量な構造用部材となる。

【００３３】また、本発明に係わるＴｉ−Ａｌ系軽量耐
熱部材において、Ｎｂ：０．１〜５．０％を含有させた
ものとすることによって、耐酸化性がさらに向上したも
のとなり、また、Ｃｒ：０．１〜３．０％，Ｂ：０．０
０５〜０．２００％のうちの１種または２種を含有させ
たものとすることによって、延性がさらに向上したもの
となる。

【００３４】また、本発明に係わるＴｉ−Ａｌ系軽量耐
熱部材の製造方法では、重量％で、Ａｌ：３２〜３６
％、Ｓｉ：０．１〜２．０％を含み、残部Ｔｉおよび不
純物よりなり、鋳造のままの微細組織においてＴｉＡｌ
中にＴｉ_３Ａｌが層状に分布するラメラ組織を有するＴ
ｉ−Ａｌ系軽量耐熱材料を素材とし、金属組織における
結晶粒径とラメラ間隔およびＴｉ−Ｓｉ系析出物の分布
を安定させて高温使用時における特性の安定性を向上さ
せるための熱処理として、真空または不活性なガス雰囲
気中で、処理温度：１０００〜１３５０℃，処理時間：
１〜２４時間の熱処理を行なうこととしているので、結
晶粒径が変化せず、かつ、Ｔｉ−Ｓｉ系析出物であるＴ
ｉ−Ｓｉ系金属間化合物が結晶粒界やラメラ層間に析出
分布して、機械的性質および耐酸化性に優れた軽量なＴ
ｉ−Ａｌの構造用部材となる。

【００３５】このように、上記した成分組成を有する熱
処理用Ｔｉ−Ａｌ系軽量耐熱部材に対して、部材の製造
過程で不可欠な均質化熱処理を施すことにより、結晶粒
径が変化せず、かつ、Ｔｉ−Ｓｉ系析出物であるＴｉ−
Ｓｉ系金属間化合物が結晶粒界やラメラ層間に析出分布
する。そして、このＴｉ−Ｓｉ系金属間化合物の析出，
再分布により、製造工程上の後工程で行なわれる可能性
のある耐摩耗性向上のための表面処理用の熱処理におい
ても、ＴｉやＡｌ等の構成元素の拡散を抑制し、結晶粒
の成長やラメラ間隔の拡大を抑える作用がある。

【００３６】これにより、本発明の熱処理用Ｔｉ−Ａｌ
系軽量耐熱部材は延性を維持し、低温域から高温域の間
での広い温度範囲にわたって、引張り強度やクリープ強
度を改善する。

【００３７】また、Ｓｉの適量添加により、高温酸化環
境下において、素材や部品の表面にＳｉＯ_２被膜が形成
され、耐酸化性を向上させるという作用が得られ、Ｎｂ
の適量添加により、耐酸化性をさらに向上させるという
作用が得られ、Ｃｒ，Ｂの適量添加によって、延性をよ
り一層向上させるという作用が得られる。

【００３８】

【実施例】原料として、スポンジＴｉ，粒状Ａｌおよび
その他の添加元素として純金属を用い、プラズマ・スカ
ル溶解炉によりＡｒ雰囲気中で表１に示す化学成分組成
の合金を溶製し、それぞれ約５ｋｇのインゴットに鋳造
した。

【００３９】次に、各インゴットから鋳造のままの状態
で引張り試験片および耐酸化試験片を切り出し、一部の
試験片に対しては真空中において１３００℃×２４ｈｒ
（表１の＊印）または１２００℃×２４ｈｒ（表１の＊
＊印）の熱処理を行った。

【００４０】次いで、このようにして得た鋳造のままの
試験片および熱処理を行なった試験片に対して、室温お
よび高温の引張り試験、ならびに耐酸化試験を行なっ
た。

【００４１】これらのうち、引張り試験は、室温，８０
０℃および９００℃で行ない、また、耐酸化試験は表２
に示すように９００℃までの繰返し加熱・冷却による酸
化増量を測定することによって行なった。

【００４２】これらの引張り試験および耐酸化試験の結
果を表１にあわせて示す。

【００４３】

【表１】

【００４４】

【表２】

【００４５】表１に示すように、実施例Ｎｏ．１は、Ａ
ｌ：３３．５％、Ｓｉ：１．５％を含み、残部が実質的
にＴｉよりなるものであり、実施例Ｎｏ．２はＳｉ：
１．０％にしかつ耐酸化性向上のためにＮｂ：０．９％
を含有させたものであり、実施例Ｎｏ．３はＳｉ：０．
５％，Ｎｂ：１．０％にしかつ延性向上のためにＣｒ：
０．３％、Ｂ：０．０１％を含有させたものである。

【００４６】このような熱処理用Ｔｉ−Ａｌ系軽量耐熱
部材では、結晶粒径が変化せず、Ｔｉ−Ｓｉ系の金属間
化合物を析出し、Ｔｉ−Ｓｉ系金属間化合物は結晶粒界
やラメラ層間に分布する微細構造をもつものとなってお
り、均質化や欠陥を減少させるための１０００〜１３５
０℃の温度域における熱処理を施しても、ラメラ層間隔
やＴｉ−Ｓｉ系析出物を含む微細組織は変化せず、これ
により、本熱処理用Ｔｉ−Ａｌ系軽量耐熱部材が本来持
っている特性を損なうことなく、熱処理用Ｔｉ−Ａｌ系
軽量耐熱部材の機械的特性や耐酸化性を向上させること
ができた。

【００４７】

【発明の効果】本発明による熱処理用Ｔｉ−Ａｌ系軽量
耐熱部材は、重量％で、Ａｌ：３２〜３６％、Ｓｉ：
０．１〜２．０％、場合によってはさらにＮｂ：０．１
〜５．０％、同じく場合によってはさらにＣｒ：０．１
〜３．０％，Ｂ：０．００５〜０．２００％のうちの１
種または２種を含み、残部Ｔｉおよび不純物よりなり、
鋳造のままの微細組織においてＴｉＡｌ中にＴｉ_３Ａｌ
が層状に分布するラメラ組織を有し、熱処理，熱履歴な
どの加熱により金属組織における結晶粒径とラメラ間隔
およびＴｉ−Ｓｉ系析出物の分布等が安定化したものと
なっているので、機械的性質および耐酸化性に優れた構
造用部材であるという著しく優れた効果がもたらされ、
結晶粒界やラメラ層間に析出分布したＴｉ−Ｓｉ系金属
間化合物の介在によって、高温における引張り強度やク
リープ強度および耐酸化性を著しく向上させることがで
きるという効果がもたらされ、これにより、高温環境下
で使用中に材料特性が安定し、耐摩耗性や高速運動を要
求されるエンジン用部品等に適した特性の優れた構造用
部材を提供することができるという著大なる効果がもた
らされる。

【００４８】また、本発明に係わるＴｉ−Ａｌ系軽量耐
熱部材の製造方法によれば、上述した特性の優れた軽量
な構造用部材を得ることが可能であり、従来、Ｔｉ−Ａ
ｌ系軽量耐熱部材では制限されていた部品製造および部
品構成上必要な１回以上の熱処理加工が可能となり、部
材の性能および品質をより一層向上させたものとするこ
とが可能であるという著しく優れた効果がもたらされ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ｔｉ−Ａｌ系軽量耐熱部材の鋳造のままの一般
的な微細組織を示す顕微鏡写真の模写図である。

【図２】Ｔｉ−３３．５重量％Ａｌ−１．０重量％Ｓｉ
の組成をもつＴｉ−Ａｌ系軽量耐熱材料を熱処理条件と
して温度：１３００℃，時間：２４時間の真空中で均質
化熱処理した後の組織を示す顕微鏡写真の模写図であ
る。

【図３】耐酸化試験に用いた加熱・冷却パターンを示す
説明図である。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成６年３月２２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】Ｔｉ−Ａｌ系軽量耐熱部材の鋳造のままの一般
的な微細組織を示す顕微鏡写真である。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】Ｔｉ−３３．５重量％Ａｌ−１．０重量％Ｓｉ
の組成をもつＴｉ−Ａｌ系軽量耐熱材料を熱処理条件と
して温度：１３００℃，時間：２４時間の真空中で均質
化熱処理した後の組織を示す顕微鏡写真である。

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【手続補正４】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 眞 木 邦 雄 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 水 野 直 人 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 鞘 師 守 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量％で、Ａｌ：３２〜３６％、Ｓｉ：
   ０．１〜２．０％を含み、残部Ｔｉおよび不純物よりな
   り、鋳造のままの微細組織においてＴｉＡｌ中にＴｉ_３
   Ａｌが層状に分布するラメラ組織を有し、熱処理，熱履
   歴などの加熱により金属組織における結晶粒径とラメラ
   間隔およびＴｉ−Ｓｉ系析出物の分布が安定化している
   ことを特徴とするＴｉ−Ａｌ系軽量耐熱部材。
2. 【請求項２】 重量％で、Ａｌ：３２〜３６％、Ｓｉ：
   ０．１〜２．０％、Ｎｂ：０．１〜５．０％を含み、残
   部Ｔｉおよび不純物よりなり、鋳造のままの微細組織に
   おいてＴｉＡｌ中にＴｉ_３Ａｌが層状に分布するラメラ
   組織を有し、熱処理，熱履歴などの加熱により金属組織
   における結晶粒径とラメラ間隔およびＴｉ−Ｓｉ系析出
   物の分布が安定化していることを特徴とするＴｉ−Ａｌ
   系軽量耐熱部材。
3. 【請求項３】 重量％で、Ａｌ：３２〜３６％、Ｓｉ：
   ０．１〜２．０％、Ｎｂ：０．１〜５．０％、およびＣ
   ｒ：０．１〜３．０％，Ｂ：０．００５〜０．２００％
   のうちの１種または２種を含み、残部Ｔｉおよび不純物
   よりなり、鋳造のままの微細組織においてＴｉＡｌ中に
   Ｔｉ_３Ａｌが層状に分布するラメラ組織を有し、熱処
   理，熱履歴などの加熱により金属組織における結晶粒径
   とラメラ間隔およびＴｉ−Ｓｉ系析出物の分布が安定化
   していることを特徴とするＴｉ−Ａｌ系軽量耐熱部材。
4. 【請求項４】 Ｔｉ−Ｓｉ系析出物は、結晶粒界および
   ラメラ層間に分布する微細構造となっている請求項１な
   いし３のいずれかに記載のＴｉ−Ａｌ系軽量耐熱部材。
5. 【請求項５】 重量％で、Ａｌ：３２〜３６％、Ｓｉ：
   ０．１〜２．０％を含み、残部Ｔｉおよび不純物よりな
   り、鋳造のままの微細組織においてＴｉＡｌ中にＴｉ_３
   Ａｌが層状に分布するラメラ組織を有するＴｉ−Ａｌ系
   軽量耐熱材料を素材とし、金属組織における結晶粒径と
   ラメラ間隔およびＴｉ−Ｓｉ系析出物の分布を安定化さ
   せて高温使用時における特性の安定性を向上させるため
   の熱処理として、真空または不活性なガス雰囲気中で、
   処理温度：１０００〜１３５０℃，処理時間：１〜２４
   時間の熱処理を行なうことを特徴とするＴｉ−Ａｌ系軽
   量耐熱部材の製造方法。
6. 【請求項６】 重量％で、Ａｌ：３２〜３６％、Ｓｉ：
   ０．１〜２．０％、Ｎｂ：０．１〜５．０％を含み、残
   部Ｔｉおよび不純物よりなり、鋳造のままの微細組織に
   おいてＴｉＡｌ中にＴｉ_３Ａｌが層状に分布するラメラ
   組織を有するＴｉ−Ａｌ系軽量耐熱材料を素材とし、金
   属組織における結晶粒径とラメラ間隔およびＴｉ−Ｓｉ
   系析出物の分布を安定化させて高温使用時における特性
   の安定性を向上させるための熱処理として、真空または
   不活性なガス雰囲気中で、処理温度：１０００〜１３５
   ０℃，処理時間：１〜２４時間の熱処理を行なうことを
   特徴とするＴｉ−Ａｌ系軽量耐熱部材の製造方法。
7. 【請求項７】 重量％で、Ａｌ：３２〜３６％、Ｓｉ：
   ０．１〜２．０％、Ｎｂ：０．１〜５．０％、およびＣ
   ｒ：０．１〜３．０％，Ｂ：０．００５〜０．２００％
   のうちの１種または２種を含み、残部Ｔｉおよび不純物
   よりなり、鋳造のままの微細組織においてＴｉＡｌ中に
   Ｔｉ_３Ａｌが層状に分布するラメラ組織を有するＴｉ−
   Ａｌ系軽量耐熱材料を素材とし、金属組織における結晶
   粒径とラメラ間隔およびＴｉ−Ｓｉ系析出物の分布を安
   定化させて高温使用時における特性の安定性を向上させ
   るための熱処理として、真空または不活性なガス雰囲気
   中で、処理温度：１０００〜１３５０℃，処理時間：１
   〜２４時間の熱処理を行なうことを特徴とするＴｉ−Ａ
   ｌ系軽量耐熱部材の製造方法。
8. 【請求項８】 Ｔｉ−Ｓｉ系析出物を結晶粒界およびラ
   メラ層間に分布する微細構造のものとする請求項５ない
   し７のいずれかに記載のＴｉ−Ａｌ系軽量耐熱部材の製
   造方法。