JPH0735554B2 - Ｔｉ−Ａｌ系粉末冶金用合金 - Google Patents
Ｔｉ−Ａｌ系粉末冶金用合金Info
- Publication number
- JPH0735554B2 JPH0735554B2 JP26012486A JP26012486A JPH0735554B2 JP H0735554 B2 JPH0735554 B2 JP H0735554B2 JP 26012486 A JP26012486 A JP 26012486A JP 26012486 A JP26012486 A JP 26012486A JP H0735554 B2 JPH0735554 B2 JP H0735554B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- alloy
- powder metallurgy
- based alloy
- sintered body
- composition
- Prior art date
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Description
発明の目的
本発明は、金属間化合物TiAlを主成分するTi−Al系合金
を、粉末冶金法で製品をつくるのに適するよう改良した
合金に関する。
を、粉末冶金法で製品をつくるのに適するよう改良した
合金に関する。
【従来の技術】 Ti−Al系の合金のうち、等原子比の金属間化合物TiAl
は、比重が小さく強度や耐食性にすぐれているため、そ
の特性を生かした用途たとえば航空機や自動車のエンジ
ン周辺の材料としての利用が試みられている。 Ti−Alの系は、化学量論組成がTi−36％Alであって、こ
れよりAlリッチ側に広い固溶範囲をもっているが、そう
した合金のうち常温で多少とも塑性加工ができるのはA
l:36％の近傍の組成をもつものに限られ、Alが40％を超
えると塑性加工が困難になる。従って、通常の鋳造−加
工により製品をつくることができず、精密鋳造や粉末冶
金による成形を採用しなければならない。この中では、
後者の方が組織の微細化がしやすく、強度を要求される
部品の製造に適している。 このTi−Al系の焼結合金は、通常は溶湯噴霧法によって
得た合金粉末を原料とし、冷間で成形して焼結するか、
またはHIP（熱間静水圧プレス）や熱間押出しなどの熱
間成形法により成形する。焼結体の組織はサイズが数10
μのオーダーの微細なものであるから、強度は高い。 しかし、既存の耐熱合金と比較すると、焼結体の靱延性
が低く、また高温での耐酸化性が不十分であるから実用
可能な場合が少なく、軽量という利点を生かすに至って
いない。
は、比重が小さく強度や耐食性にすぐれているため、そ
の特性を生かした用途たとえば航空機や自動車のエンジ
ン周辺の材料としての利用が試みられている。 Ti−Alの系は、化学量論組成がTi−36％Alであって、こ
れよりAlリッチ側に広い固溶範囲をもっているが、そう
した合金のうち常温で多少とも塑性加工ができるのはA
l:36％の近傍の組成をもつものに限られ、Alが40％を超
えると塑性加工が困難になる。従って、通常の鋳造−加
工により製品をつくることができず、精密鋳造や粉末冶
金による成形を採用しなければならない。この中では、
後者の方が組織の微細化がしやすく、強度を要求される
部品の製造に適している。 このTi−Al系の焼結合金は、通常は溶湯噴霧法によって
得た合金粉末を原料とし、冷間で成形して焼結するか、
またはHIP（熱間静水圧プレス）や熱間押出しなどの熱
間成形法により成形する。焼結体の組織はサイズが数10
μのオーダーの微細なものであるから、強度は高い。 しかし、既存の耐熱合金と比較すると、焼結体の靱延性
が低く、また高温での耐酸化性が不十分であるから実用
可能な場合が少なく、軽量という利点を生かすに至って
いない。
本発明の目的は、TI−Al系焼結合金の弱点を改良して靱
延性を増すとともに、焼結体の強度をいっそう高め、必
要により高温耐酸化性も向上させた、実用性の高い粉末
冶金用合金を提供することにある。 発明の構成
延性を増すとともに、焼結体の強度をいっそう高め、必
要により高温耐酸化性も向上させた、実用性の高い粉末
冶金用合金を提供することにある。 発明の構成
上記の目的を達する本発明のTi−Al系粉末冶金用合金
は、基本的な組成として、Al:30〜45％に加えてSi:0.2
〜5.0％および（または）B:0.02〜0.3％を含有し、残部
が実質的にTiからなる。 とくに高温における耐酸化性を高めたい場合には、上記
の基本組成に対して、さらにREM:0.2〜３％を追加した
組成のTi−Al系粉末冶金用合金を使用する。 ここで、「REM」はLa,Ce,Pr,Nd,Sm…などのランタニド
系稀土類元素を意味する。 上記の組成をもつTi−Al系粉末冶金用合金から各種の部
品を製造するには、HIPや熱間押出しなどの熱間加工法
を採用し、気孔率が５％以下になるよう緻密化すること
が好ましい。
は、基本的な組成として、Al:30〜45％に加えてSi:0.2
〜5.0％および（または）B:0.02〜0.3％を含有し、残部
が実質的にTiからなる。 とくに高温における耐酸化性を高めたい場合には、上記
の基本組成に対して、さらにREM:0.2〜３％を追加した
組成のTi−Al系粉末冶金用合金を使用する。 ここで、「REM」はLa,Ce,Pr,Nd,Sm…などのランタニド
系稀土類元素を意味する。 上記の組成をもつTi−Al系粉末冶金用合金から各種の部
品を製造するには、HIPや熱間押出しなどの熱間加工法
を採用し、気孔率が５％以下になるよう緻密化すること
が好ましい。
本発明のTi−Al系粉末冶金用合金において前記した組成
を選択した理由は、つぎのとおりである。 Al:30〜45％ 金属間化合物TiAlの化学量論組成すなわちTi:Al＝64:36
（重量比）よりAlが少い領域では、異種の金属間化合物
Ti3Alが生成して好ましくない。他の元素が最大５％強
添加されるので、Alの最少量は30％程度になることがあ
るが、上記のTi:Al比をTiリッチ側にあまり逸脱すべき
でない。一方、Alリッチ側の固溶限は1300℃で60％近く
まであるが、実際は別の金属間化合物TiAl3が析出して
脆くなるので、Al:45％を上限とした。 Si:0.2〜5.0％ B :0.02〜0.3％ これらは適量を添加するとTiAl粒の表面を清浄にし、か
つ共有結合性の減少により焼結反応を増進させる結果、
焼結体の強度が高まり、靱延性が増す。この効果は、そ
れぞれ上記した下限以上の添加で明確となる。Siを5.0
％を超えて加えると、Ti−Al系合金本来の強度特性が失
なわれる。Ｂも同様に、0.3％を超えると強度を低下さ
せるほか、粒界に析出して脆化を招く。 REM:0.2〜３％ 下限値以上に添加すれば、高温での耐酸化性が高まる。
一般にこうした効果は溶製材では少量で発揮されるが、
焼結材は多孔質で比表面積が大きいから、十分な耐酸化
性を得るためには比較的多量に添加する必要がある。し
かし、過大になると焼結体の延性を損なう。
を選択した理由は、つぎのとおりである。 Al:30〜45％ 金属間化合物TiAlの化学量論組成すなわちTi:Al＝64:36
（重量比）よりAlが少い領域では、異種の金属間化合物
Ti3Alが生成して好ましくない。他の元素が最大５％強
添加されるので、Alの最少量は30％程度になることがあ
るが、上記のTi:Al比をTiリッチ側にあまり逸脱すべき
でない。一方、Alリッチ側の固溶限は1300℃で60％近く
まであるが、実際は別の金属間化合物TiAl3が析出して
脆くなるので、Al:45％を上限とした。 Si:0.2〜5.0％ B :0.02〜0.3％ これらは適量を添加するとTiAl粒の表面を清浄にし、か
つ共有結合性の減少により焼結反応を増進させる結果、
焼結体の強度が高まり、靱延性が増す。この効果は、そ
れぞれ上記した下限以上の添加で明確となる。Siを5.0
％を超えて加えると、Ti−Al系合金本来の強度特性が失
なわれる。Ｂも同様に、0.3％を超えると強度を低下さ
せるほか、粒界に析出して脆化を招く。 REM:0.2〜３％ 下限値以上に添加すれば、高温での耐酸化性が高まる。
一般にこうした効果は溶製材では少量で発揮されるが、
焼結材は多孔質で比表面積が大きいから、十分な耐酸化
性を得るためには比較的多量に添加する必要がある。し
かし、過大になると焼結体の延性を損なう。
【実施例１】 Ti−36％Al合金に、Si:0〜５％、B:0〜0.4％の範囲で種
々の量のSiまたはＢを添加した溶湯を用意し、急冷噴霧
法により粉末化して−60meshの粉末を得た。 この粉末を軟鋼製の缶に封入し、1100℃でHIPを行な
い、缶をとり除いて再度1300℃でHIPを行なう二段の処
理をして、焼結固化した。 焼結体から、直径5mm、標点間距離20mmの引張り試験片
を採取し、首吊り方式により、900℃において引張試験
をした。 引張強度および伸びの、Si量による変化を第１図に、Ｂ
量による変化を第２図に、それぞれ示す。第１図および
第２図のグラフから、SiまたはＢの添加により引張強度
はさして変らないが、伸びは増大すること、また10％以
上の伸びを確保するには、本発明で選択したSi:0.2〜５
％、B:0.02〜0.3％の範囲の添加量をえらぶべきことが
わかる。
々の量のSiまたはＢを添加した溶湯を用意し、急冷噴霧
法により粉末化して−60meshの粉末を得た。 この粉末を軟鋼製の缶に封入し、1100℃でHIPを行な
い、缶をとり除いて再度1300℃でHIPを行なう二段の処
理をして、焼結固化した。 焼結体から、直径5mm、標点間距離20mmの引張り試験片
を採取し、首吊り方式により、900℃において引張試験
をした。 引張強度および伸びの、Si量による変化を第１図に、Ｂ
量による変化を第２図に、それぞれ示す。第１図および
第２図のグラフから、SiまたはＢの添加により引張強度
はさして変らないが、伸びは増大すること、また10％以
上の伸びを確保するには、本発明で選択したSi:0.2〜５
％、B:0.02〜0.3％の範囲の添加量をえらぶべきことが
わかる。
【実施例２】 表のNo.1〜14に示す組成のTi−Al系合金の粉末（−60me
sh）を用意した。一部はREMを添加したものであり、ま
た一部は比較のため本発明の範囲外の合金組成とした。
（No.に＊印を付したものが比較例である。） 実施例１と同様にHIP処理をし、得られた焼結体から引
張り試験片および耐酸化性試験片を採取した。引張り試
験は前記したところと同じであり、耐酸化性試験片は直
径11mm×長さ50mmの棒であって、これを900℃×20時
間、大気中で加熱して、その前後における単位表面積あ
たりの酸化増量をしらべた。 結果を、表に併記する。表のデータから、本発明の合金
組成を採択した意義とともに、REMの添加により酸化増
量が抑制される効果がよみとれる。
sh）を用意した。一部はREMを添加したものであり、ま
た一部は比較のため本発明の範囲外の合金組成とした。
（No.に＊印を付したものが比較例である。） 実施例１と同様にHIP処理をし、得られた焼結体から引
張り試験片および耐酸化性試験片を採取した。引張り試
験は前記したところと同じであり、耐酸化性試験片は直
径11mm×長さ50mmの棒であって、これを900℃×20時
間、大気中で加熱して、その前後における単位表面積あ
たりの酸化増量をしらべた。 結果を、表に併記する。表のデータから、本発明の合金
組成を採択した意義とともに、REMの添加により酸化増
量が抑制される効果がよみとれる。
【実施例３】 表のNo.15の組成の粉末から実施例１と同様にHIP処理を
行なって得た焼結体を、さらに1350℃において熱間押出
し（押出比5.2）により加工してから試験した。結果は
表のNo.15の欄に記したとおりで、熱間押出しにより材
料の延性がいっそう高められたことがわかる。 発明の効果 本発明のTi−Al系粉末冶金用合金は、適量のSiおよび
（または）Ｂの添加により焼結体の靱延性が改善されて
いる。さらにREMを添加した合金は、高温における耐酸
化性が向上している。 従って本発明の合金の焼結体は塑性加工が容易であっ
て、これから所望の形状の部品をつくることができる。 このようにして、低比重というTi−Al系合金の本来もつ
利点が生かされ、エンジン部品そのほか多くの用途に向
けることができる。
行なって得た焼結体を、さらに1350℃において熱間押出
し（押出比5.2）により加工してから試験した。結果は
表のNo.15の欄に記したとおりで、熱間押出しにより材
料の延性がいっそう高められたことがわかる。 発明の効果 本発明のTi−Al系粉末冶金用合金は、適量のSiおよび
（または）Ｂの添加により焼結体の靱延性が改善されて
いる。さらにREMを添加した合金は、高温における耐酸
化性が向上している。 従って本発明の合金の焼結体は塑性加工が容易であっ
て、これから所望の形状の部品をつくることができる。 このようにして、低比重というTi−Al系合金の本来もつ
利点が生かされ、エンジン部品そのほか多くの用途に向
けることができる。
図面はいずれも本発明の実施例のデータを掲げたグラフ
であって、第１図は、Ti−36％Al合金の引張強度および
伸びに対するSi量の影響を、また第２図は、同じくＢ量
の影響を、それぞれ示す。
であって、第１図は、Ti−36％Al合金の引張強度および
伸びに対するSi量の影響を、また第２図は、同じくＢ量
の影響を、それぞれ示す。
Claims (2)
- 【請求項１】Al:30〜45％に加えてSi:0.2〜5.0％および
（または）B:0.02〜0.3％を含有し、残部が実質的にTi
からなるTi−Al系粉末冶金用合金。 - 【請求項２】Al:30〜45％に加えてSi:0.2〜5.0％および
（または）B:0.02〜0.3％、ならびにREM:0.2〜３％を含
有し、残部が実質的にTiからなるTi−Al系粉末冶金用合
金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26012486A JPH0735554B2 (ja) | 1986-10-31 | 1986-10-31 | Ｔｉ−Ａｌ系粉末冶金用合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26012486A JPH0735554B2 (ja) | 1986-10-31 | 1986-10-31 | Ｔｉ−Ａｌ系粉末冶金用合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63114930A JPS63114930A (ja) | 1988-05-19 |
| JPH0735554B2 true JPH0735554B2 (ja) | 1995-04-19 |
Family
ID=17343622
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26012486A Expired - Lifetime JPH0735554B2 (ja) | 1986-10-31 | 1986-10-31 | Ｔｉ−Ａｌ系粉末冶金用合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0735554B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63125634A (ja) * | 1986-11-12 | 1988-05-28 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 溶製材用Ｔｉ―Ａｌ系耐熱合金 |
| JP2569710B2 (ja) * | 1988-04-04 | 1997-01-08 | 三菱マテリアル株式会社 | 常温靱性を有するＴｉ−Ａ▲ｌ▼系金属間化合物型鋳造合金 |
| JPH0261017A (ja) * | 1988-08-27 | 1990-03-01 | Yakichirou Shiozaki | チタン・アルミニウツ合金 |
| JPH02101134A (ja) * | 1988-10-05 | 1990-04-12 | Daido Steel Co Ltd | 耐熱複合材料 |
| GB2517653B (en) * | 1989-01-03 | 2017-08-30 | United Technologies Corp | Fabrication of gamma titanuim (TiAl) alloy articles by powder metallurgy |
| JP4272777B2 (ja) * | 1999-10-21 | 2009-06-03 | 東北特殊鋼株式会社 | ＴｉＡｌ基合金自動車用エンジンバルブの製造方法 |
-
1986
- 1986-10-31 JP JP26012486A patent/JPH0735554B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63114930A (ja) | 1988-05-19 |
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