JPH093503A - 金属間材料成型の反応性焼結方法 - Google Patents

金属間材料成型の反応性焼結方法

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JPH093503A
JPH093503A JP8158510A JP15851096A JPH093503A JP H093503 A JPH093503 A JP H093503A JP 8158510 A JP8158510 A JP 8158510A JP 15851096 A JP15851096 A JP 15851096A JP H093503 A JPH093503 A JP H093503A
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powder
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Yves Bigay
イーヴ・ビガイ
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Commissariat a lEnergie Atomique CEA
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 発生する化学反応が容易に制御でき、製品を
酸化から保護でき、なおかつ多孔性を低減させ、特別な
条件を必要せず安価に実施できる反応性焼結方法を提供
する。 【解決手段】 構成金属粉体の混合物を所定の比率で調
製し、該構成粉体の混合物を圧縮して構成粉体の成形体
を形成する一連の工程からなる金属間材料成型の反応性
焼結方法であって、次いで、前記構成粉体の成形体を、
耐圧性かつ耐熱性のクラッド内に被覆処理してクラッド
製品とし、このクラッド製品を、金属間化合物が得られ
る条件下で反応性焼結処理し、反応性焼結の後、このク
ラッド製品に、最終的な加熱緻密化処理を施すことを特
徴とする反応性焼結方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、構成粉体からの金
属間材料成型における反応性焼結方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】金属間材料は、配位結合及び複雑な結晶
構造を有する所定の金属構造を持った特殊な化合物であ
る。
【０００３】これらの材料のほとんど、例えばチタンア
ルミニウム合金は、低密度、高耐酸化性、及び耐熱性と
いった特性を有するので、そのような特性が求められる
特に航空及び宇宙工学といった多くの工業分野への応用
が可能とされている。しかし、このように興味深いもの
でありながら、金属間材料は、成型が困難であるという
欠点を有していた。
【０００４】従来の溶融経路による金属間材料の成型に
は、次のような問題点があった。即ち、化学組成物の一
方から他方までの溶融を制御するのが困難なことであ
る。これは、化学元素間に、融点や蒸気圧の大きな違い
がある場合が多いからであり、例えば、ＴｉＡｌの場
合、チタンは１６６８℃で溶融するが、アルミニウムは
６６０℃で溶融する。
【０００５】組成物におけるこれらの相違は、金属間材
料の場合には特に有害である。なぜならば、それらは最
終的な特性を大きく変化させるからである。
【０００６】同様に、材料の微細構造を制御することも
困難である。実際に、溶融によって、同じインゴット中
に、大きな粒子、デンドライト、化学的不均一の形成を
生ずる。このような困難さがあるために、成型工程に続
いて、鍛造、延伸、圧延といった、粒子を粉砕し、イン
ゴットを均一化するための大規模な熱変形工程を行うこ
とが必要となる。
【０００７】最後に、そのようにして成型した材料は、
加熱及び冷却変形工程においても困難さを有していた。
実際に、これらの材料は変形が極めて困難である。これ
は、金属間材料の「脆い(fragible)」性質、及び、溶融
による粗い微細構造による。金属間材料は、高い温度と
低い変形速度とを必要とし、これらは、等温条件及び低
変形度で加工しなければならないことを意味する冷却問
題を生じていた。結果として、多くの経路及び長時間の
処理が必要とされていた。
【０００８】金属間材料は、従来の粉体冶金の技術でも
製造できる。即ち、粉体を混合し、例えば冷却圧縮及び
焼結によって製造されるが、用いられる粉体はプレアロ
イ(prealloy)である。この技術は、化学組成及び微細構
造の制御の問題を解決できるが、一方では、良好な化学
特性を持つ金属間化合物のプレアロイ粉体を得るのが困
難なためにコストが高いこと、実際には、粉砕されるイ
ンゴットを調製する必要があり、そして他方では、金属
間粉体が硬くて脆いために、非常に微妙（デリケート(d
elicate)）な成型工程であるという困難さを有する。
【０００９】反応性焼結による粉体冶金は、容易に入手
できてコストのそれほど高くない構成粉体を用いるの
で、従来の焼結の欠点の１つを克服できる。プレアロイ
粉体の場合のように、反応性焼結は化学組成を良好に制
御できる。この技術は、構成粉体の延性によって、化学
反応を行う前に、延伸、圧延、または他の手段によって
成形(forming)するのを容易にする。反応によって化合
物が合成された後に得られる生成物は、細かくて均一な
微細構造を有する。しかし、この方法もかなりの困難さ
を有している。その主たるものは、反応制御の困難さ、
最終的な特性に多大な悪影響を及ぼす製造過程での製品
の酸化、及び、最後に残る多孔性であり、これは機械的
な強度を著しく制限する。
【００１０】これらの困難さは、実際にはこれらの方法
が、薄くて小さな製品の製造に限られることを意味して
いる。これは、反応制御が困難だからである。また、酸
化を抑制するために真空下で加工することが要求され、
さらには、カーケンドール多孔性を抑制するために、極
めて微細な粉体または溶接を施して酸素で満たした粉体
を用いることが必要とされる。
【００１１】V.I. ITIN, V.N. KHACHIN, V.E. GYUNTER,
A.D. BRATCHIKPOF 及び D.B. CHERNOV の、"Poroshkov
aya Metallurgiya, NO. 3 (243), pp. 4-6, 3月, 1983"
から翻訳した「自己成長高温合成によるチタンニッケ
ル合金(Production of Titanium Nickelide by self-pr
opagating high temperature synthesis)」には、以下
のチタンニッケル合金の製法が記載されている。その製
法は、（１）チタンとニッケルの構成粉体を適当な比率
で混合し、（２）冷却圧縮して、（３）ブランク (bla
nk)を形成し、（４）そのブランクを、一定圧力、アル
ゴン雰囲気下で反応性焼結し、冷却した後スチール製ク
ラッド内に配設し、（５）９５０℃で押出し、延伸を行
って、（６）多孔性を低減させてからクラッドを取り除
いた。この工程を、図１に例示した。
【００１２】英国特許出願公開第２２２０４２５号は、
ＮｉＡｌ、ＣｏＡｌ、ＮｉＡｌＣｒ、ＣＯ2ＴｉＡｌ、
ＮｂＡｌ3、ＮｂＮｉＡｌ、ＴａＡｌ、Ｔｉ3Ａｌ、Ｎｉ
3Ａｌ、ＣｕＺｎＡｌ、ＮｉＴｉ、Ｎｂ3Ｓｎ等の金属間
材料の調製及び成型方法に関するものである。
【００１３】これらの材料は、以下のようにして調製さ
れる。構成粉体を特別な量で混合し、まず冷却圧縮す
る。次いで、特に押出しによって、混合物の変形割合が
８０％を越えて多孔性が低減されるように第２の圧縮ま
たは緻密化(compaction)操作を施す。最後に、反応性焼
結によって最終製品とする。Materials Science and En
gineering, A 110 (1989), L5-L8, の M. DAHMS の記
事：「押出した構成粉体の熱処理によるチタンアルミニ
ウム合金の製造(Formation of Titanium Aluminides by
heat treatment of extruded elemental powders)」に
は、構成粉体からのチタンアルミニウム合金の製法が記
載されている。この製法においては、チタン及びアルミ
ニウム構成粉体の所定の割合での混合物を圧縮及び冷却
押出しし、緻密なバー(bar)またはワイヤ(wire)となる
ように延伸を施し、次いでアルゴン雰囲気下で反応性焼
結して最終製品ＴｉＡｌを製造する。押出し及び延伸に
よる特別な変形によって、焼結生成物の多孔性が低減さ
れることがわかった。"Advances in Powder Metallurgy
and Particlate Materials - 1992, 第７巻" (pp. 139
-153) の K.B. MUELLER, S. NEUBERT, M. DAHMS の記
事：「押出された粉体の固相反応による金属間ＴｉＡｌ
の製造(Production of intermetallic TiAl by solid s
tate reaction of excluded powders)」は、以下の方法
によるＴｉＡｌの製造に関する。この方法は、（１）Ｔ
ｉ及びＡｌの原料粉体を所定の割合で（２）混合し、次
いで、（３）圧縮工程によって円筒形材料を得る。この
円筒形材料は、低温での押出しによって変形されるが、
それは反応温度より低く、種々の技術（延伸、圧延）を
用いて行われる（５）。好ましくは、（４）この押出し
は円筒形材料をアルミニウム合金ＡｌＭｇＳｉ0.5から
なるクラッドに包んでから行われる。押出しの後、
（６）反応性焼結を行うことにより金属間相が形成され
る。この方法を図２に例示した。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の方法は、多くの点から全体として満足できるものでは
なかった。実際に、反応性焼結は、真空下または不活性
ガスからなる制御された雰囲気下で操作される炉の中で
行い、この操作中において粉体を保護しなければなら
ず、このことは高価で困難な方法を必要とする。一方、
最終製品の多孔性は、ほとんどの場合満足できるもので
はなかった。
【００１５】本発明の目的は、これら周知の方法の欠点
を克服した金属間材料を得る反応性焼結方法を提供する
ことにある。即ち、発生する化学反応が容易に制御で
き、製品が、酸化から有効かつ全ての段階において保護
できる方法であって、特別な装置や、高真空または制御
された不活性ガス雰囲気といった特別な条件を必要とし
ない方法を提供することである。この方法は、残存する
多孔性またはカーケンドール多孔性を抑制しなければな
らない。この方法は、工業レベルでの実施が容易であ
り、それをなす金属間材料の形状及び組成において異な
る材料の調製に即座に適応させることができるような柔
軟性を持たなければならない。最後に、この方法は、現
存の装置で、低エネルギー消費で、及び高価でなく容易
に入手できる出発原料を用いて行うことができなければ
ならない。
【００１６】一方、この方法で得られる最終的な金属間
化合物は、所定の構造的及び機械的強度を有し、加熱及
び冷却の両方で変形可能でなければならない。
【００１７】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】こ
れら及び他の目的は、反応性焼結によって金属間材料を
製造する本発明の方法によって達成される。本発明の方
法は、以下に示す一連の工程からなる。 ・構成金属粉体の混合物の所定の比率での調製。 ・この粉体混合物を圧縮して粉体の錠剤または成形体を
得る。この構成粉末の錠剤または成形体は、低温で形成
することができる。 この方法は、構成粉体の成形体を、成型されるとされな
いとに関わらず、耐圧性かつ耐熱性のクラッド中への被
覆処理操作を施され、得られたクラッド製品が、金属間
材料が得られるような条件下で反応性焼結処理されるこ
とを特徴としている。
【００１８】クラッドによって、反応性焼結の間に、粉
体の成形体は数パーセントの多孔性しか持たなくなる。
【００１９】次いで、例えば熱変形や冷却圧縮といった
最終的な緻密化工程によって多孔性が除去される。その
後、最終工程において、通常はクラッドが取り除かれ
る。このクラッドは残しておいてもよい。従って、窒化
チタン被覆が得たい場合には、チタン製クラッドを、窒
素化して残せばよい。
【００２０】本発明の本質的な特徴は、この方法を構成
する各工程をたどることによって特に得られるものであ
るが、中でも、クラッドが構成粉体組成物上に形成さ
れ、即座に反応性焼結されるという事実から生ずる。こ
のために、製造方法の最初から、即ち、粉体を混合して
圧縮する最初の工程の直後にクラッド形成を行うことに
より、製造の全段階において製品を酸化から保護するこ
とが可能である。例えば、酸化が起こりやすい反応性焼
結も、クラッド形成工程の後であり、クラッド製品に対
して施されるのである。
【００２１】反応性焼結操作を施されるのは、クラッド
粉体組成物であるので、この操作における多孔性は抑制
される。これは、クラッドが製品上に圧力をかけ、膨張
を抑制し、多孔性を低い値、通常は１０％以下に抑制す
るからである。
【００２２】さらに、最終緻密化工程における熱変形操
作は、好ましくは耐熱性材料からなるクラッドが存在す
ることによって容易に成し得る。このクラッドが、従来
技術のクラッドとは異なる役割を演じ、DAHMSらの英国
特許及び記事に述べられたように、反応性焼結の前に加
えられるが、この反応性焼結に先立ってクラッド製品の
冷却変形を受ける。従来技術の場合、クラッドは反応性
焼結に先立つ特別な冷却変形工程の間に、粉体成形体の
変形を許容するが、本発明では、このクラッドは、実際
に、反応性焼結中の製品の変形を防止し、反応性焼結の
後でのみ、高温で残った多孔性を取り除くための熱変形
を受ける。反応性焼結及び緻密化の最終工程は、クラッ
ドを形成する材料に異なる性質を要求し、好ましくは、
さらに耐熱性が高く、用いられる圧力に対する耐性を持
つ。
【００２３】本発明の方法では、一方では、反応性焼結
におけるクラッドの存在によって、他方では、特に反応
性焼結の後に高温で行われる延伸といった最終的緻密化
によって多孔性の抑制が得られる。
【００２４】より大きな変形を可能にするこれらの熱変
形は、本発明によれば、クラッドの存在によってさらに
容易に行われる。特に延伸の場合、得られる材料は、焼
結前の冷却変形で得られるものより細かくなる。本発明
の方法において特別に連続させた工程は、発生する化学
反応の制御を容易にし、設定した材料及び出発原料に従
って適応させることも容易にする。本発明の方法は、良
好な柔軟性及び高い利用適応性を有する。
【００２５】これらの技術的な利点に加えて、より低廉
な出発原料を用いることによる経済的な利点を有する。
なぜならば、出発原料として用いる粉体の粒径は、例え
ば１５μｍ以上といった比較的粗いものが用いられるか
らである。
【００２６】本発明の方法は、微細な微小構造、優れた
加熱及び冷却変形性を有し、さらには、機械的特性、あ
る場合には、形状記憶性が向上した製品を製造すること
を可能にする。
【００２７】本発明の他の特徴及び利点は、非限定的な
例示、添付した図面とともに与えられる以下の説明を読
むことによってさらに明確になるであろう。
【００２８】図３を参照すると、本発明の方法は、第１
段階として、（１）目的とする組成物に対応する比率
で、（２）構成粉体を混合する工程を含む。これらの粉
体は、チタン、アルミニウム、ニッケル、鉄、ニオブ、
クロム、ジルコニウム、タンタル、バナジウム、銅、ま
たは、他の金属と反応して金属間化合物を形成できる任
意の金属粉体から選択される１種または２種以上のもの
であってよい。
【００２９】この混合物は、まず第１に、構成粉体の秤
量を含む。この段階で、最終的な合金の使用時の特性を
向上させるために、１種または数種の添加物を添加混合
することも容易である。この添加物としては、例えば硬
度を向上させるセラミック粉体であり、それは、例えば
Ａｌ2Ｏ3、Ｙ2Ｏ3、ＺｒＯ2のような酸化物、ＴｉＢ2の
ような臭化物、ＴｉＣ、ＳｉＣといったカーバイド、Ｓ
ｉ3Ｎ4のような窒化物、及びこれらの混合物から選択さ
れる。また、ＴｉＡｌの耐酸化性を向上させるＮｂ、Ｔ
ａ及びＷ、または、ＴｉＡｌの延性を向上させるＣｒ、
Ｍｎ、Ｍｏ、または、ＴｉＮｉの相転移温度を低下させ
るＦｅ、ＴｉＮＩの相転移温度を上昇させるＺｒ及びＨ
ｆ、あるいは、当業者に周知で最終製品の任意の特性を
向上させる他のすべての添加物が挙げられる。
【００３０】次いで、粉体冶金の分野で知られた方法に
より、（２）秤量した粉体を混合するが、これは、任意
の好適な装置を用い、金属粉体及び必要ならば上記の添
加物の均一な混合物が得られるだけの時間にわたって行
われる。この混合は、例えば、”乱流（ターブレート(t
urbulate)）”型の装置で１時間行われる。第２の段階
において、この混合物は、（３）錠剤化、即ち、成形体
化されるが、さらなる操作で成型してもよい。粉体混合
物の圧縮（３）は、この技術分野では通常の操作であ
り、当業者に知られた任意の方法、例えば一軸圧縮また
は異方性圧縮またはインジェクションプレス(injection
press)を用いて行ってもよい。
【００３１】用いる粉体の全部または一部は延性を持
ち、粉体混合物は、例えばビレットや他の任意の所定形
状といった、たとえ複雑であっても、如何なる形状にも
容易に成型できる。この成型は、圧縮工程自体において
成形型(mould)を用いて行っても良いが、例えば、低
温、好ましくは４００℃以下での延伸、圧延といった変
形において、または加工によって行っても良い。例え
ば、粉体混合物は、ビレットを得るためにラテックス外
囲内で静水圧圧縮される。
【００３２】本発明によると、圧縮され、任意に成型さ
れた粉体混合物は、次いで（４）被覆処理操作を施され
る。これは、適当な材料を用いて行われるが、この材料
は後工程、特に過熱下で行われる最終緻密化操作に対し
て耐え得るように選択される。この理由により、この材
料は、軟鋼、ステンレススチール、チタン及びその合金
から選択される。
【００３３】このクラッド形成は、従来からの当業者に
知られた方法で行われるが、クラッドの厚さは、反応性
焼結及びそれに続く工程の最中にかかる圧力に十分耐え
なければならない。この厚さは、当業者には容易に決定
できることだが、好ましくは５０ｍｍのインゴットでは
１ｍｍより厚く、より好ましくは３ｍｍから２０ｍｍ、
例えば１０ｍｍなどとするのが好ましい。
【００３４】クラッドと製品との化学反応を防止または
抑制するために、粉体の成形体及び／またはクラッドの
内側を拡散バリヤで被覆することができる。この拡散バ
リヤは、例えば金属酸化物であり、例えばアルミナ、ジ
ルコニウム、イットリウムまたはホウ素窒化物、または
シリカ、またはそれらの混合物である。この拡散バリヤ
は、周知の方法で設けることができるが、例えば、拡散
バリヤを形成する化合物の粉体の適当な溶媒中の懸濁
液、好ましくはアルミナ粉体のアルコール懸濁液を塗布
して析出させることによって設けることができる。
【００３５】さらに、加工熱処理（延伸または圧延）に
よる緻密化操作（６）の間に製品が冷却されるのを避け
るために、また、クラッドの冷却を促進するために、断
熱材をクラッドと製品との間に挿入しても良い。この断
熱材は、金属ホイル、鉱物繊維からなるフェルトからな
っていてよいが、例えば、シリカ、アルミナ、またはジ
ルコニウム繊維のフェルトやそれらの混合物、あるいは
チタン、タンタル、または他の鉱物の金属ホイルであ
る。この断熱材は、拡散バリヤとしても働き、好ましく
は０．２ｍｍから５ｍｍの厚さを持つ。
【００３６】この段階で、クラッドの内部を真空にし、
僅かな酸素を取り除いて最終製品の純度を向上させても
良い。ここで、クラッドは周知の閉鎖管技術(sealable
tubetechnique)によって閉鎖される。
【００３７】本発明及び本発明を特徴づける工程の順序
によると、クラッド製品は、第４の段階である反応性焼
結操作（５）を施される。即ち、この保護クラッドを設
けた製品を、粉体混合物が反応して金属間化合物を形成
するのに十分な温度まで加熱する。この温度は、処理す
る粉体混合物によって変化するが、５００℃から１２０
０℃とするのが好ましい。
【００３８】処理の時間もまた変化するが、０．１から
１０時間とするのが好ましく、容易に決定できる。
【００３９】また、反応性焼結（５）は、異なる温度及
び異なる時間で行われる数相からなる処理サイクルであ
ってもよい。
【００４０】既に述べたように、クラッドは、化学反応
による圧力から生ずる応力に十分耐え得る厚さを有し、
本発明に従って多孔性（カーケンドール多孔性）の生成
を抑制する。よって本発明の最終製品は、１０％未満の
多孔性しか持たない。
【００４１】クラッドが存在することによって、即ち本
発明の方法に従うことによって、製品は酸化から保護さ
れ、反応性焼結操作は、良好な真空を持たない炉や、制
御された雰囲気を持たない炉において、即ち、空気下の
炉において行うことができ、これは、真空やアルゴンな
どの不活性雰囲気の炉を必要とする従来技術の方法と対
照的である。
【００４２】反応性焼結操作に続いて、本発明の方法に
従う製品は、未だにクラッドを有し、クラッドの存在に
よって多孔性が通常は１０％未満に抑制されているが、
最終的な緻密化工程（６）を施される。前の反応性焼結
操作の後に得られた低い多孔性をさらに低減させるため
に、１つまたは２以上の処理が施される。本発明におい
て、この処理は、クラッド製品の反応性焼結と組み合わ
せられた加熱処理であり、反応性焼結の前に冷却変形を
行う従来技術の方法より明らかに優れた多孔性の除去が
得られる。従って、クラッド製品には、以下に例示する
処理の１つまたは２以上の処理が施される。
【００４３】・加工熱処理であり、例えば、延伸、鍛
造、または圧延の１種または数種の操作を行う。中でも
延伸が好ましい。高度の変形が可能で微小な微細構造が
得られるからである。 ・加熱一軸または静水圧圧縮。
【００４４】これらの操作の処理条件は、ＴｉＮｉまた
はＴｉＡｌ等について、当業者に知られたもの、または
容易に決定できるものである。例えば、延伸は、１００
０から１３５０℃の間で、押出し比４から２５で行うこ
とができる。
【００４５】最後に、最終緻密化工程（６）に引き続い
て、製品は脱クラッド操作（７）を施される。この操作
は、当業者に知られた、例えば化学的攻撃や加工によっ
て行われる。
【００４６】さらに、最終製品は任意に熱処理を施し
て、目的の微細構造と機械的特性を与えるようにしても
よい。この熱処理は、例えば、熱静水圧圧縮またはその
他の処理であるが、その条件は金属間化合物に応じて、
当業者が容易に決定することができ、例えば、さらに低
減した範囲であり、静水圧圧縮は、１２００℃で、１５
００バールの圧力下で３時間行われる。
【００４７】熱処理及び／または腐敗防止処理などの、
この分野で知られた表面処理を、最終製品に任意に施し
ても良い。
【００４８】
【実施例】以下の実施例により、本発明の方法の非限定
的な例示を与える。 実施例１ 軟鋼のクラッドを有し、１１５０℃での延伸及び１２０
０℃において１５００バールで３時間の静水圧圧縮によ
って緻密化されたＴｉＡｌの調製及び成型。
【００４９】金属間材料ＴｉＡｌを、以下の一連の工程
で調製及び成型した。 １．構成粉体の秤量：チタン６３１ｇ、アルミニウム３
４１ｇ、及び、クロム２７．４ｇ ２．乱流中で１時間混合する。 ３．ラテックス外囲中で静水圧圧縮し、直径５０ｍｍ、
高さ１２０ｍｍのビレットを得る。 ４．粉体成形体に、アルミナ拡散バリヤを備えた１０ｍ
ｍ厚の軟鋼でクラッド形成する。（ミクロンサイズのア
ルミナ粉体の懸濁液を塗布して設けた） ５．反応性焼結：空気中の炉内で、クラッド製品に次の
サイクルをかけた。６００℃／４時間で、Ｔｉ＋Ａｌ→
ＴｉＡｌの反応を起こす。 ６．直径１４ｍｍのダイを用い（押出し比１４）、１１
５０℃で延伸。 ７．希薄酸液で化学的にクラッドを除去。 ８．熱静水圧圧縮（ＨＩＣ）、１２００℃／３時間／１
５００バール。製造された製品は５８１ＭＰａ±４０Ｍ
Ｐａの曲げ強度を有していた。
【００５０】実施例２ ３１６スチールのクラッドを有し、１２２５℃での延伸
によって緻密化されたＴｉＡｌの調製及び成型。金属間
材料ＴｉＡｌを、以下の一連の工程で調製及び成型し
た。 １．構成粉体の秤量：チタン６５８ｇ、アルミニウム３
４２ｇ ２．乱流中で１時間混合。 ３．ラテックス外囲中で静水圧圧縮し、直径５０ｍｍ、
高さ１２０ｍｍのビレットを得る。 ４．粉体成形体トに、厚さ１ｍｍのシリコ−アルミナ製
フェルトを間に挟んで１０ｍｍ厚の３１６スチールでク
ラッド形成。 ５．反応性焼結：空気中の炉内で、クラッド製品に次の
サイクルをかけた。６００℃／４時間で、Ｔｉ＋Ａｌ→
ＴｉＡｌの反応を起こす。 ６．直径１４ｍｍのダイを用い（押出し比１４）、１２
２５℃で延伸。 ７．機械加工でクラッドを除去。 製造された製品は４４６ＭＰａ±４７ＭＰａの曲げ強度
を有していた。
【００５１】実施例３ チタン合金のクラッドを有し、１１５０℃での延伸、及
び１３２０℃での圧延によって緻密化されたＴｉＡｌの
調製及び成型。クロム添加した金属間材料ＴｉＡｌを以
下の一連の工程で調製及び成型した。 １．構成粉体の秤量：チタン６３１ｇ、アルミニウム３
４１ｇ、クロム２７．４ｇ ２．乱流中で１時間混合。 ３．ラテックス外囲中で静水圧圧縮し、直径５０ｍｍ、
高さ１２０ｍｍのビレットを得る。 ４．粉体成形体に、厚さ１ｍｍのシリコ−アルミナ製フ
ェルトを間に挟んで１０ｍｍ厚のチタン合金（ＴＡ６
Ｖ）でクラッド形成。 ５．反応性焼結：空気中の炉内で、クラッド製品に次の
サイクルをかけた。６００℃／４時間で、Ｔｉ＋Ａｌ→
ＴｉＡｌの反応を起こす。 ６．直径３５×９ｍｍのダイを用い（押出し比１４）、
１１５０℃で延伸。 ６ａ．１３２０℃で圧延し、１０％の最大パスを通して
４ｍｍ厚を得た。 ７．機械加工でクラッドを除去。
【００５２】実施例４ 軟鋼のクラッドを有し、９００℃での延伸によって緻密
化されたＴｉＮｉの調製及び成型。金属間材料ＴｉＮｉ
を、以下の一連の工程で調製及び成型した。 １．構成粉体の秤量：ニッケル５５１ｇ、チタン４４９
ｇ ２．乱流中で１時間混合。 ３．ラテックス外囲中で静水圧圧縮し、直径５０ｍｍ、
高さ１２０ｍｍのビレットを得る。 ４．粉体成形体に、アルミナ拡散バリヤを備えた１０ｍ
ｍ厚の軟鋼でクラッド形成する。（ミクロンサイズのア
ルミナ粉体の懸濁液を塗布して設けた） ５．反応性焼結：空気中の炉内で、クラッド製品に次の
サイクルをかけた。９００℃で１時間、次いで１０００
℃で１時間行い、Ｔｉ＋Ｎｉ→ＴｉＮｉの反応を起こし
た。 ６．直径１４ｍｍのダイを用い（押出し比１４）、９０
０℃で延伸。 ７．希薄酸液で化学的にクラッドを除去。
【００５３】この製品の品質的な特性は、以下の通りで
ある。 相転移温度：Ｍ（９０％）＝２５℃、Ｍ（１０％）＝３
８℃、Ａ（１０％）＝５０℃、あ（９０％）＝７０℃ 引張り強度：８００ＭＰａ 延性：４５％ 形状記憶効果は、４．５％の変形に対して８０％以上
【００５４】実施例５ 軟鋼のクラッドを有し、１０００℃において、１５００
バールで２時間の静水圧圧縮によって緻密化されたＴｉ
Ｎｉの調製及び成型。鉄を添加した金属間材料ＴｉＮｉ
を以下の一連の工程で調製及び成型した。 １．構成粉体の秤量：ニッケル５２９ｇ、チタン４５０
ｇ、鉄２１ｇ ２．乱流中で１時間混合。 ３．ブロック状の型内で一軸圧縮し、直径１００ｍｍ、
高さ５０ｍｍのビレットを得る。 ４．粉体成形体に、アルミナ拡散バリヤを備えた８ｍｍ
厚の軟鋼でクラッド形成する。（ミクロンサイズのアル
ミナ粉体の懸濁液を塗布して設けた） ５．反応性焼結：空気中の炉内で、クラッド製品に次の
サイクルをかけた。９００℃で１時間、次いで１０００
℃で１時間行い、Ｔｉ＋Ｎｉ→ＴｉＮｉの反応を起こし
た。 ６．熱静水圧圧縮：１０００℃／２時間／１５００バー
ル ７．希薄酸液で化学的にクラッドを除去。 この製品の基本特性は以下の通りである。 相転移温度：Ａ（１０％）＝−１０℃
【００５５】実施例６ 軟鋼のクラッドを有し、ハフニウムを添加し、９００℃
での延伸によって緻密化されたＴｉＮｉの調製及び成
型。ハフニウムを添加した金属間材料ＴｉＮｉを、以下
の一連の工程で調製及び成型した。 １．構成粉体の秤量：ニッケル４０３ｇ、チタン２３０
ｇ、ハフニウム３６７ｇ ２．乱流中で１時間混合。 ３．ラテックス外囲中で静水圧圧縮し、直径５０ｍｍ、
高さ１２０ｍｍのビレットを得る。 ４．粉体成形体に、アルミナ拡散バリヤを備えた１０ｍ
ｍ厚の軟鋼でクラッド形成する。（ミクロンサイズのア
ルミナ粉体の懸濁液を塗布して設けた） ５．反応性焼結：空気中の炉内で、クラッド製品に次の
サイクルをかけた。９００℃で１時間、次いで１０００
℃で１時間行い、Ｔｉ＋Ｎｉ→ＴｉＮｉの反応を起こし
た。 ６．直径１４ｍｍのダイを用い（押出し比１４）、９０
０℃で延伸。 ７．希薄酸液で化学的にクラッドを除去。 この製品の基本特性は以下の通りである。 相転移温度：Ａ（１０％）＝２２０℃
【００５６】実施例７ 軟鋼のクラッドを有し、ジルコニウムを添加し、９００
℃での延伸によって緻密化されたＴｉＮｉの調製及び成
型。ジルコニウムを添加した金属間材料ＴｉＮｉを、実
施例６の一連の工程に従って調製及び成型した。但し、
構成粉体混合物において、ハフニウム３６７ｇに代えて
ジルコニウム１８５ｇを用いた。 相転移温度：Ａ（１０％）＝１８０℃が得られた。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来技術の金属間材料の成型方法の工程を示
す図である。
【図２】 従来技術の金属間材料の成型方法の工程を示
す図である。
【図３】 本発明の金属間材料の成型方法の工程を示す
図である。

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 構成金属粉体の混合物を所定の比率で調
    製し、該構成粉体の混合物を圧縮して構成粉体の成形体
    を形成する一連の工程からなる金属間材料成型の反応性
    焼結方法であって、 次いで、前記構成粉体の成形体を、耐圧性かつ耐熱性の
    クラッド内に被覆処理してクラッド製品とし、 このクラッド製品を、金属間化合物が得られる条件下で
    反応性焼結処理し、 反応性焼結の後、このクラッド製品に、最終的な加熱緻
    密化処理を施すことを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 前記加熱緻密化処理の後に、クラッドを
    除去することを特徴とする請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記構成粉体が、鉄、ニッケル、アルミ
    ニウム、チタン、ニオブ、クロム、ジルコニウム、タン
    タル、バナジウム、及び銅の構成粉体からなる群から選
    択されることを特徴とする請求項１記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記構成粉体の混合物が、構成粉体を所
    定の比率で秤量し、次いで実際に混合することによって
    調製されることを特徴とする請求項１記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記構成粉体の混合物が、最終的な合金
    の特性を向上させる１つまたは複数の添加物をさらに含
    むことを特徴とする請求項１記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記得られた成形体に、粉体の圧縮工程
    の直後に低温成形操作を施すことを特徴とする請求項１
    記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記被覆処理工程が、軟鋼、ステンレス
    スチール、またはチタン合金内でなされることを特徴と
    する請求項１記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記被覆処理工程中に、粉体成形体及び
    ／またはクラッド内部が拡散バリアで被覆されることを
    特徴とする請求項１記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記被覆処理工程中に、クラッドと粉体
    成形体との間に断熱材を挿入することを特徴とする請求
    項１記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記被覆処理工程中に、クラッド内部
    を真空にし、次いでクラッドを閉鎖管技術を用いて閉鎖
    することを特徴とする請求項１記載の方法。
  11. 【請求項１１】 前記クラッドが、少なくとも１ｍｍの
    厚さを有することを特徴とする請求項１記載の方法。
  12. 【請求項１２】 前記反応性焼結が、炉内において、真
    空下、５００から１２００℃の温度で行われることを特
    徴とする請求項１記載の方法。
  13. 【請求項１３】 前記反応性焼結が、炉内において、空
    気中で行われることを特徴とする請求項１記載の方法。
  14. 【請求項１４】 前記最終的緻密化が、前記クラッド製
    品に、加工熱処理及び／または一軸または異方性圧縮を
    施すことによって行われることを特徴とする請求項１記
    載の方法。
  15. 【請求項１５】 前記クラッドが、化学的攻撃または加
    工によって取り除かれることを特徴とする請求項２記載
    の方法。
  16. 【請求項１６】 クラッドを除去した製品に、さらに、
    特別な熱処理を加え、微細構造及び機械的特性を向上さ
    せることを特徴とする請求項１５記載の方法。
  17. 【請求項１７】 前記添加物が、セラミック粉体、クロ
    ム、ハフニウム、ジルコニウム、ニオブ、タンタル、タ
    ングステン、マンガン、モリブデン、鉄、及びそれらの
    混合物から選択されることを特徴とする請求項５記載の
    方法。
  18. 【請求項１８】 前記成形が、成形型を用いて、低温変
    形または加工によって行われることを特徴とする請求項
    ６記載の方法。
  19. 【請求項１９】 前記拡散バリアが、金属酸化物、窒化
    ホウ素、及びそれらの混合物から選択されることを特徴
    とする請求項８記載の方法。
  20. 【請求項２０】 前記断熱材が、金属ホイル、鉱物繊維
    フェルトからなることを特徴とする請求項９記載の方
    法。
  21. 【請求項２１】 前記加工熱処理が、延伸、鍛造、及び
    ／または圧延からなることを特徴とする請求項１４記載
    の方法。
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