JPH10110229A - クリープ強度に優れたＴｉＡｌ金属間化合物およびその製造方法 - Google Patents
クリープ強度に優れたＴｉＡｌ金属間化合物およびその製造方法Info
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- JPH10110229A JPH10110229A JP8281397A JP28139796A JPH10110229A JP H10110229 A JPH10110229 A JP H10110229A JP 8281397 A JP8281397 A JP 8281397A JP 28139796 A JP28139796 A JP 28139796A JP H10110229 A JPH10110229 A JP H10110229A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 一方向凝固法などの高度な技術を用いること
なく、ラメラ粒の層方向を一方向に制御することを可能
とし、特定の方向に高い靭性を有し、タービンブレード
などに好適に使用できるＴｉＡｌ金属間化合物が提供さ
れる。 【解決手段】 Ａｌ:27 〜36mass％を含有し、残部Ｔｉ
および不純物からなる組成を有する粉末成形体を、高
温、高圧下で反応合成して得られるＴｉＡｌ金属間化合
物であって、ラメラ粒が50％以上を占める組織をそな
え、ラメラ粒内のγ相とα2 相との層境界面と、粉末成
形体の伸長方向とのなす角度が40°以下のラメラ粒の割
合が60％以上である。
なく、ラメラ粒の層方向を一方向に制御することを可能
とし、特定の方向に高い靭性を有し、タービンブレード
などに好適に使用できるＴｉＡｌ金属間化合物が提供さ
れる。 【解決手段】 Ａｌ:27 〜36mass％を含有し、残部Ｔｉ
および不純物からなる組成を有する粉末成形体を、高
温、高圧下で反応合成して得られるＴｉＡｌ金属間化合
物であって、ラメラ粒が50％以上を占める組織をそな
え、ラメラ粒内のγ相とα2 相との層境界面と、粉末成
形体の伸長方向とのなす角度が40°以下のラメラ粒の割
合が60％以上である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、クリープ強度に優
れたＴｉＡｌ金属間化合物、特に、自動車用エンジンバ
ルブなどの高速摺動部材や航空機ジェットエンジン用タ
ービンブレード、発電用ガスタービンブレード、過給機
用ブレードなどの高速回転体に使用されるＴｉＡｌ金属
間化合物およびその製造方法に関する。
れたＴｉＡｌ金属間化合物、特に、自動車用エンジンバ
ルブなどの高速摺動部材や航空機ジェットエンジン用タ
ービンブレード、発電用ガスタービンブレード、過給機
用ブレードなどの高速回転体に使用されるＴｉＡｌ金属
間化合物およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＴｉＡｌ金属間化合物は、軽量で耐熱性
に優れているため、次世代の構造用材料として期待さ
れ、活発な研究開発が行われており、これまでに、靭
性、強度、延性などの特性に優れたＴｉＡｌ金属間化合
物が開発され、各種用途への適用も試みられている。高
強度を有するＴｉＡｌ金属間化合物であっても、タービ
ンブレードのような高速回転体に使用する場合には、特
に特定方向の強度が必要とされ、強度の異方性が問題と
なる。
に優れているため、次世代の構造用材料として期待さ
れ、活発な研究開発が行われており、これまでに、靭
性、強度、延性などの特性に優れたＴｉＡｌ金属間化合
物が開発され、各種用途への適用も試みられている。高
強度を有するＴｉＡｌ金属間化合物であっても、タービ
ンブレードのような高速回転体に使用する場合には、特
に特定方向の強度が必要とされ、強度の異方性が問題と
なる。
【０００３】タービンブレードなどの高速回転体の場合
には、回転による遠心力が負荷される長手方向に特に強
度が要求される。通常、ＴｉＡｌは等軸γ粒、等軸α2
粒およびこれらが層状に析出しているラメラ粒からなっ
ており、これに異方性を与える手段として、例えば一方
向凝固を使用してラメラ粒の方向制御を行い、特定方向
の強度を高める方法が行われているが、一方向凝固は生
産性が低く、コスト高となる難点がある。
には、回転による遠心力が負荷される長手方向に特に強
度が要求される。通常、ＴｉＡｌは等軸γ粒、等軸α2
粒およびこれらが層状に析出しているラメラ粒からなっ
ており、これに異方性を与える手段として、例えば一方
向凝固を使用してラメラ粒の方向制御を行い、特定方向
の強度を高める方法が行われているが、一方向凝固は生
産性が低く、コスト高となる難点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、強度の異方
性を有するＴｉＡｌ金属間化合物を得る場合における従
来の問題点を解消するために、所定の組成を有する粉末
成形体を高温、高圧処理、例えばＨＩＰ（熱間等方圧圧
縮）処理してＴｉとＡｌの金属間化合物化を進行させる
反応合成によるＴｉＡｌ金属間化合物の製造（特公平1-
30898 号公報など) に着目し、ＴｉＡｌの組成、反応合
成前の粉末成形加工条件、成形体の熱処理条件、組織性
状と強度特性との関連について、多角的に実験、検討を
加えた結果としてなされたものであり、その目的は、ク
リープ強度に優れ、機械的性質に異方性をそなえたＴｉ
Ａｌ金属間化合物、および当該ＴｉＡｌ金属間化合物を
低コストで製造する方法を提供することにある。
性を有するＴｉＡｌ金属間化合物を得る場合における従
来の問題点を解消するために、所定の組成を有する粉末
成形体を高温、高圧処理、例えばＨＩＰ（熱間等方圧圧
縮）処理してＴｉとＡｌの金属間化合物化を進行させる
反応合成によるＴｉＡｌ金属間化合物の製造（特公平1-
30898 号公報など) に着目し、ＴｉＡｌの組成、反応合
成前の粉末成形加工条件、成形体の熱処理条件、組織性
状と強度特性との関連について、多角的に実験、検討を
加えた結果としてなされたものであり、その目的は、ク
リープ強度に優れ、機械的性質に異方性をそなえたＴｉ
Ａｌ金属間化合物、および当該ＴｉＡｌ金属間化合物を
低コストで製造する方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明によるクリープ強度に優れたＴｉＡｌ金属間
化合物は、Ａｌ:27 〜36％を含有し、残部Ｔｉおよび不
可避的不純物からなる組成を有する粉末成形体を高温、
高圧下で処理する反応合成法により得られるＴｉＡｌ金
属間化合物であって、γ相とα2 相とが交互に積層した
ラメラ粒が50％以上を占める組織を有し、該ラメラ粒内
のγ相とα2 相との層境界面と、粉末成形体の伸長方向
とのなす角度が40°以下のラメラ粒の割合が60％以上で
あることを構成上の第１の特徴とする。
めの本発明によるクリープ強度に優れたＴｉＡｌ金属間
化合物は、Ａｌ:27 〜36％を含有し、残部Ｔｉおよび不
可避的不純物からなる組成を有する粉末成形体を高温、
高圧下で処理する反応合成法により得られるＴｉＡｌ金
属間化合物であって、γ相とα2 相とが交互に積層した
ラメラ粒が50％以上を占める組織を有し、該ラメラ粒内
のγ相とα2 相との層境界面と、粉末成形体の伸長方向
とのなす角度が40°以下のラメラ粒の割合が60％以上で
あることを構成上の第１の特徴とする。
【０００６】本発明の第２、第３および第４の特徴は、
粉末成形体の組成が、Ａｌに加え、さらにＣｒ、Ｖ、Ｍ
ｎのうちの１種または２種以上を合計量で0.5 〜10％含
有すること、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｈｆのうちの１種また
は２種以上を合計量で0.5 〜10％含有すること、および
Ｃｒ、Ｖ、Ｍｎにうちの１種または２種以上とＭｏ、Ｚ
ｒ、Ｔａ、Ｈｆのうちの１種または２種以上を合計量で
0.5 〜10％含有することにある。
粉末成形体の組成が、Ａｌに加え、さらにＣｒ、Ｖ、Ｍ
ｎのうちの１種または２種以上を合計量で0.5 〜10％含
有すること、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｈｆのうちの１種また
は２種以上を合計量で0.5 〜10％含有すること、および
Ｃｒ、Ｖ、Ｍｎにうちの１種または２種以上とＭｏ、Ｚ
ｒ、Ｔａ、Ｈｆのうちの１種または２種以上を合計量で
0.5 〜10％含有することにある。
【０００７】また、本発明によるＴｉＡｌ金属間化合物
の製造方法は、上記組成の粉末混合体を、加工度50％以
上で加工して粉末成形体とし、該粉末成形体を高圧下で
1300℃以上の温度に加熱し、降温に際して、1300℃から
粉末成形体の共析温度までの降温速度を100 ℃／分以下
とする反応合成を行うことを第１の特徴とし、粉末混合
体の加工を、押出比が2 以上の押出加工により行うこ
と、押出加工して粉末成形体とし、該粉末成形体を押出
鍛造加工および／または鍛造加工した後、反応合成を行
うこと、および押出加工して粉末成形体とし、該粉末成
形体を鍛造加工し、さらに切削加工した後、反応合成を
行うこと、押出加工して粉末成形体とし、該粉末成形体
を押出鍛造加工し、さらにねじり鍛造加工した後、反応
合成を行うことを第２、第３、第４、第５の特徴とす
る。
の製造方法は、上記組成の粉末混合体を、加工度50％以
上で加工して粉末成形体とし、該粉末成形体を高圧下で
1300℃以上の温度に加熱し、降温に際して、1300℃から
粉末成形体の共析温度までの降温速度を100 ℃／分以下
とする反応合成を行うことを第１の特徴とし、粉末混合
体の加工を、押出比が2 以上の押出加工により行うこ
と、押出加工して粉末成形体とし、該粉末成形体を押出
鍛造加工および／または鍛造加工した後、反応合成を行
うこと、および押出加工して粉末成形体とし、該粉末成
形体を鍛造加工し、さらに切削加工した後、反応合成を
行うこと、押出加工して粉末成形体とし、該粉末成形体
を押出鍛造加工し、さらにねじり鍛造加工した後、反応
合成を行うことを第２、第３、第４、第５の特徴とす
る。
【０００８】本発明における成分含有の意義およびその
限定理由について説明すると、Ａｌは、ＴｉＡｌ金属間
化合物の主要成分であり、機械的特性に異方性を与える
ための好ましい含有量は27〜36％の範囲である。27％未
満では完全なラメラ組織が得難く、常温延性が低下し易
い。36％を越えると、組織がγ粒単相となりラメラ粒が
形成されないため、異方性材料が得られない。
限定理由について説明すると、Ａｌは、ＴｉＡｌ金属間
化合物の主要成分であり、機械的特性に異方性を与える
ための好ましい含有量は27〜36％の範囲である。27％未
満では完全なラメラ組織が得難く、常温延性が低下し易
い。36％を越えると、組織がγ粒単相となりラメラ粒が
形成されないため、異方性材料が得られない。
【０００９】Ｃｒ、Ｖ、Ｍｎは常温の延性を改善し、Ｍ
ｏ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｈｆは特にクリープ特性を改良する。
これらの元素の合計量が0.5 ％未満ではその効果が小さ
く、10％を越えると効果が飽和するとともに、密度が増
加して軽量耐熱材料としての価値が損なわれる。
ｏ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｈｆは特にクリープ特性を改良する。
これらの元素の合計量が0.5 ％未満ではその効果が小さ
く、10％を越えると効果が飽和するとともに、密度が増
加して軽量耐熱材料としての価値が損なわれる。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明においては、上記の組成を
有するＴｉＡｌ粉末混合体に、通常は熱間で、押出、圧
延、鍛造などの塑性加工を施して粉末成形体とし、この
粉末成形体を高温、高圧下で反応合成処理することによ
りγ相とα2 相とが交互に積層したラメラ粒を形成させ
る。ラメラ粒は反応合成前の塑性加工の方向に整列した
組織性状となり、一方向凝固で得られる組織に近い組織
が得られ、反応合成前の塑性加工の方向に高靭性、高ク
リープ強度を有するものとなる。本発明の特徴とする機
械的性質に異方性をそなえた材料とするためには、組織
内のラメラ粒が組織全体の50％以上を占め、ラメラ粒内
のγ相とα2 相との層境界面と、塑性加工による粉末成
形体の伸長方向とのなす角度が40°以下のラメラ粒の割
合が60％以上であることが好ましい。
有するＴｉＡｌ粉末混合体に、通常は熱間で、押出、圧
延、鍛造などの塑性加工を施して粉末成形体とし、この
粉末成形体を高温、高圧下で反応合成処理することによ
りγ相とα2 相とが交互に積層したラメラ粒を形成させ
る。ラメラ粒は反応合成前の塑性加工の方向に整列した
組織性状となり、一方向凝固で得られる組織に近い組織
が得られ、反応合成前の塑性加工の方向に高靭性、高ク
リープ強度を有するものとなる。本発明の特徴とする機
械的性質に異方性をそなえた材料とするためには、組織
内のラメラ粒が組織全体の50％以上を占め、ラメラ粒内
のγ相とα2 相との層境界面と、塑性加工による粉末成
形体の伸長方向とのなす角度が40°以下のラメラ粒の割
合が60％以上であることが好ましい。
【００１１】組織内のラメラ粒の割合は面積比であり、
光学顕微鏡によるミクロ組織写真において、ラメラ粒以
外の結晶粒（γ単相粒）を塗りつぶして、ラメラ粒の面
積率を画像解析装置により測定する。ラメラ粒の層境界
面と、粉末成形体の伸長方向とのなす角度θは、図１に
示すように測定される。
光学顕微鏡によるミクロ組織写真において、ラメラ粒以
外の結晶粒（γ単相粒）を塗りつぶして、ラメラ粒の面
積率を画像解析装置により測定する。ラメラ粒の層境界
面と、粉末成形体の伸長方向とのなす角度θは、図１に
示すように測定される。
【００１２】反応合成前の塑性加工は、加工度（断面減
少率）50％以上で行うのが好ましく、押出加工の場合に
は押出比2 以上の加工でも押出繊維組織が形成され、そ
の後反応合成を行うことによりラメラ粒が反応合成前の
押出方向に整列する。圧延加工などでは、加工度が50％
未満では、ラメラ粒内のγ相とα2 相との層境界面と粉
末成形体の伸長方向との角度が40°以下のラメラ粒が60
％未満となり、異方性を有する材料が得られない。押出
比が2 未満では押出加工による繊維組織の発達が十分で
なく、反応合成後、異方性をそなえた材料が得難い。塑
性加工の温度は560 ℃を上限とするのが好ましく、560
℃を越えると、加工中に反応合成が生じ、加工が難しく
なる。
少率）50％以上で行うのが好ましく、押出加工の場合に
は押出比2 以上の加工でも押出繊維組織が形成され、そ
の後反応合成を行うことによりラメラ粒が反応合成前の
押出方向に整列する。圧延加工などでは、加工度が50％
未満では、ラメラ粒内のγ相とα2 相との層境界面と粉
末成形体の伸長方向との角度が40°以下のラメラ粒が60
％未満となり、異方性を有する材料が得られない。押出
比が2 未満では押出加工による繊維組織の発達が十分で
なく、反応合成後、異方性をそなえた材料が得難い。塑
性加工の温度は560 ℃を上限とするのが好ましく、560
℃を越えると、加工中に反応合成が生じ、加工が難しく
なる。
【００１３】自動車用エンジンバルブは、例えば棒に押
出加工した後、金型の成形孔部に押出材を押し込む押出
鍛造を行って、ニアネット形状に成形し、反応合成処理
することにより製造でき、各種ブレードは、例えば棒材
に押出加工した後、押出鍛造を行って羽根部を切削加工
し、あるいは押出鍛造後、さらに羽根部のねじり鍛造を
行って、非対称の断面形状のニアネット形状に成形し、
反応合成処理することにより製造できる。
出加工した後、金型の成形孔部に押出材を押し込む押出
鍛造を行って、ニアネット形状に成形し、反応合成処理
することにより製造でき、各種ブレードは、例えば棒材
に押出加工した後、押出鍛造を行って羽根部を切削加工
し、あるいは押出鍛造後、さらに羽根部のねじり鍛造を
行って、非対称の断面形状のニアネット形状に成形し、
反応合成処理することにより製造できる。
【００１４】この場合、押出鍛造条件は、温度450 ℃以
下、押出鍛造比3 〜50、押出速度50mm/ 秒以下が好まし
い。ねじり鍛造も、温度450 ℃以下、速度50mm/ 秒以下
で行うのが好ましい。温度が450 ℃を越えると、成形中
に反応合成が生じることがあり、鍛造荷重が高くなり鍛
造が不能となる。このように成形中に反応すると、反応
熱により800 ℃以上の高温となり、材料が酸化しあるい
はポアが生じて、ＴｉＡｌの特性の劣化を招く。常温で
も良いが高温で行うのがより好ましい。押出鍛造比が3
未満では反応合成でポアは生じ易く、50を越えると成形
荷重が高くなり押出鍛造が難しくなる。50mm/ 秒を越え
る押出鍛造速度では、加工熱により鍛造中に反応合成が
生じ、反応熱により800 ℃以上の高温となり、材料が酸
化しあるいはポアが生じて、ＴｉＡｌの特性が劣化す
る。
下、押出鍛造比3 〜50、押出速度50mm/ 秒以下が好まし
い。ねじり鍛造も、温度450 ℃以下、速度50mm/ 秒以下
で行うのが好ましい。温度が450 ℃を越えると、成形中
に反応合成が生じることがあり、鍛造荷重が高くなり鍛
造が不能となる。このように成形中に反応すると、反応
熱により800 ℃以上の高温となり、材料が酸化しあるい
はポアが生じて、ＴｉＡｌの特性の劣化を招く。常温で
も良いが高温で行うのがより好ましい。押出鍛造比が3
未満では反応合成でポアは生じ易く、50を越えると成形
荷重が高くなり押出鍛造が難しくなる。50mm/ 秒を越え
る押出鍛造速度では、加工熱により鍛造中に反応合成が
生じ、反応熱により800 ℃以上の高温となり、材料が酸
化しあるいはポアが生じて、ＴｉＡｌの特性が劣化す
る。
【００１５】反応合成処理の条件は、粉末成形体を、例
えばＨＩＰ（熱間等方圧圧縮）処理などを適用し、加圧
下で、1300℃以上の温度に加熱し、降温時、1300℃から
粉末成形体の共析温度までの降温速度を100 ℃/ 秒以下
とする。この条件の組合わせによって、ＴｉとＡｌの金
属間化合物化が進行し、ラメラ粒内の層境界面の方向を
本発明の範囲に制御することが可能となり、特定の方向
に高い靭性を有するＴｉＡｌ金属間化合物を得ることが
できる。
えばＨＩＰ（熱間等方圧圧縮）処理などを適用し、加圧
下で、1300℃以上の温度に加熱し、降温時、1300℃から
粉末成形体の共析温度までの降温速度を100 ℃/ 秒以下
とする。この条件の組合わせによって、ＴｉとＡｌの金
属間化合物化が進行し、ラメラ粒内の層境界面の方向を
本発明の範囲に制御することが可能となり、特定の方向
に高い靭性を有するＴｉＡｌ金属間化合物を得ることが
できる。
【００１６】以下、本発明の実施例を比較例と対比して
説明する。
説明する。
実施例１ 48メッシュ以下のＴｉ粉末、48メッシュ以下のガスアト
マイズによるＡｌ粉末、添加元素の単体粉末または合金
粉末を、表１に示す割合で配合した粉末混合体を、アル
ミニウム製の缶（直径:203mm) に装入し、450 ℃で4 時
間加熱した状態で、10-3Torr以下の真空度まで脱気処理
した。
マイズによるＡｌ粉末、添加元素の単体粉末または合金
粉末を、表１に示す割合で配合した粉末混合体を、アル
ミニウム製の缶（直径:203mm) に装入し、450 ℃で4 時
間加熱した状態で、10-3Torr以下の真空度まで脱気処理
した。
【００１７】脱気処理後、押出温度350 ℃、表１に示す
押出比で熱間押出加工を行い、棒状の押出材を作製し
た。つぎに、押出材の外周部を被覆しているアルミニウ
ム部材を切削除去したのち、1300kgf/cm2 の加圧下でＨ
ＩＰ処理を行った。ＨＩＰ処理条件は、表１に示す加熱
温度に加熱して、2 時間保持し、20℃/ 秒の降温速度で
冷却した。
押出比で熱間押出加工を行い、棒状の押出材を作製し
た。つぎに、押出材の外周部を被覆しているアルミニウ
ム部材を切削除去したのち、1300kgf/cm2 の加圧下でＨ
ＩＰ処理を行った。ＨＩＰ処理条件は、表１に示す加熱
温度に加熱して、2 時間保持し、20℃/ 秒の降温速度で
冷却した。
【００１８】得られた内部組織、ラメラ粒の層方向と反
応合成前の押出方向とのなす角度θが40°以下のラメラ
粒の割合、押出方向に平行な方向の破壊靭性値Ａ（MPa
√m)、および押出方向に平行な方向のクリープ破断強度
Ｂ（条件：800 ℃で100 時間、MPa)を表２に示す。表２
に示すように、本発明による試験材はいずれも、θが40
％以下のラメラ粒の割合が60％以上で、押出方向におい
て優れた破壊靭性、クリープ特性を示した。
応合成前の押出方向とのなす角度θが40°以下のラメラ
粒の割合、押出方向に平行な方向の破壊靭性値Ａ（MPa
√m)、および押出方向に平行な方向のクリープ破断強度
Ｂ（条件：800 ℃で100 時間、MPa)を表２に示す。表２
に示すように、本発明による試験材はいずれも、θが40
％以下のラメラ粒の割合が60％以上で、押出方向におい
て優れた破壊靭性、クリープ特性を示した。
【００１９】
【表１】
【００２０】
【表２】
【００２１】比較例１ 実施例１と同様にして、ＴｉＡｌ金属間化合物を作製し
た。粉末混合体の組成、反応合成前の押出比、ＨＩＰ処
理における加熱温度、作製されたＴｉＡｌ金属間化合物
の組織を表３に示す。また、作製されたＴｉＡｌ金属間
化合物において、θが40°以下のラメラ粒の割合、押出
方向と平行な方向の破壊靭性値（Ａ）、および押出方向
と平行な方向のクリープ破断強度（Ｂ）を表４に示す。
なお、表３において、本発明の条件を外れたものには下
線を付した。
た。粉末混合体の組成、反応合成前の押出比、ＨＩＰ処
理における加熱温度、作製されたＴｉＡｌ金属間化合物
の組織を表３に示す。また、作製されたＴｉＡｌ金属間
化合物において、θが40°以下のラメラ粒の割合、押出
方向と平行な方向の破壊靭性値（Ａ）、および押出方向
と平行な方向のクリープ破断強度（Ｂ）を表４に示す。
なお、表３において、本発明の条件を外れたものには下
線を付した。
【００２２】
【表３】 《表注》試験材No.25 はHIP 処理における降温速度が200 ℃/ 秒
【００２３】
【表４】
【００２４】表４に示すように、試験材No.21 、No.22
は押出比が小さく、試験材No.23 はＡｌ量が多く、試験
材No.24 はＨＩＰ処理の加熱温度が低く、試験材No.25
は、ＨＩＰ処理における降温速度が大きいため、いずれ
も押出方向に平行な方向の破壊靭性、押出方向に平行な
方向のクリープ破断強度が低い。
は押出比が小さく、試験材No.23 はＡｌ量が多く、試験
材No.24 はＨＩＰ処理の加熱温度が低く、試験材No.25
は、ＨＩＰ処理における降温速度が大きいため、いずれ
も押出方向に平行な方向の破壊靭性、押出方向に平行な
方向のクリープ破断強度が低い。
【００２５】実施例２ 実施例１において、押出加工に代えて圧延加工を行った
以外は、同様の方法でＴｉＡｌ金属間化合物を作製し
た。粉末混合体の組成、反応合成前の加工率、ＨＩＰ処
理の加熱温度、得られたＴｉＡｌの組織を表５に示す。
また、作製されたＴｉＡｌ金属間化合物において、θが
40°以下のラメラ粒の割合、破壊靭性値(Ａ）、クリー
プ破断強度（Ｂ）を表６に示す。なお、表５において、
本発明の条件を外れたものには下線を付した。表６にみ
られるように、本発明に従う試験材No.26 〜27は優れた
破壊靭性、クリープ破断強度を示したが、本発明の条件
を外れる試験材No.28 〜29はθが40°以下のラメラ粒の
割合が60％未満であり、破壊靭性値、クリープ破断強度
ともに低かった。
以外は、同様の方法でＴｉＡｌ金属間化合物を作製し
た。粉末混合体の組成、反応合成前の加工率、ＨＩＰ処
理の加熱温度、得られたＴｉＡｌの組織を表５に示す。
また、作製されたＴｉＡｌ金属間化合物において、θが
40°以下のラメラ粒の割合、破壊靭性値(Ａ）、クリー
プ破断強度（Ｂ）を表６に示す。なお、表５において、
本発明の条件を外れたものには下線を付した。表６にみ
られるように、本発明に従う試験材No.26 〜27は優れた
破壊靭性、クリープ破断強度を示したが、本発明の条件
を外れる試験材No.28 〜29はθが40°以下のラメラ粒の
割合が60％未満であり、破壊靭性値、クリープ破断強度
ともに低かった。
【００２６】
【表５】 《表注》試験材No.29 の加工はホットプレスによる。
【００２７】
【表６】
【００２８】実施例３ 表７に示す組成の粉末集合体を、実施例１と同様に処理
した。但し、押出比18で押出加工し、ＨＩＰ処理は、13
90℃の温度の加熱し、α相の領域で熱処理した以外は、
実施例１と同一の条件に従ってタービンブレードの羽根
部のニアネット形状に成形したＴｉＡｌ金属間化合物を
作製した。得られた押出材を、表８に示す条件で前方押
出鍛造加工し、鍛造時の反応合成の発生の有無、割れ発
生の有無を観察した。結果を表８に示す。
した。但し、押出比18で押出加工し、ＨＩＰ処理は、13
90℃の温度の加熱し、α相の領域で熱処理した以外は、
実施例１と同一の条件に従ってタービンブレードの羽根
部のニアネット形状に成形したＴｉＡｌ金属間化合物を
作製した。得られた押出材を、表８に示す条件で前方押
出鍛造加工し、鍛造時の反応合成の発生の有無、割れ発
生の有無を観察した。結果を表８に示す。
【００２９】
【表７】
【００３０】
【表８】 《表注》比較材R1は反応合成でポアが発生し、強度特性が劣っている。
【００３１】実施例４ 実施例３の押出鍛造後、さらに、羽根部を、ねじり鍛造
加工によりブレード形状に成形した。ねじり鍛造加工条
件、ねじり鍛造時における反応合成の発生の有無、ねじ
り鍛造時の割れ発生の有無を表９に示す。
加工によりブレード形状に成形した。ねじり鍛造加工条
件、ねじり鍛造時における反応合成の発生の有無、ねじ
り鍛造時の割れ発生の有無を表９に示す。
【００３２】
【表９】
【００３３】
【発明の効果】本発明によれば、一方向凝固法などの高
度な技術を用いることなく、ラメラ粒の層方向を一方向
に制御することが可能であり、コスト的にも有利に、特
定の方向に高い靭性を有するＴｉＡｌ金属間化合物が得
られる。このＴｉＡｌ材は、自動車エンジンバルブなど
の高速摺動部材、タービンブレードなどの高速回転部材
として有効に適用できる。
度な技術を用いることなく、ラメラ粒の層方向を一方向
に制御することが可能であり、コスト的にも有利に、特
定の方向に高い靭性を有するＴｉＡｌ金属間化合物が得
られる。このＴｉＡｌ材は、自動車エンジンバルブなど
の高速摺動部材、タービンブレードなどの高速回転部材
として有効に適用できる。
【図１】ラメラ粒内のγ相とα2 相との層境界面と伸長
方向のなす角度θを示す説明図である。
方向のなす角度θを示す説明図である。
Claims (9)
- 【請求項１】 Ａｌ:27 〜36％（質量％、以下同じ）を
含有し、残部Ｔｉおよび不可避的不純物からなる組成を
有する粉末成形体を高温、高圧下で処理する反応合成法
により得られるＴｉＡｌ金属間化合物であって、γ相と
α2 相とが交互に積層したラメラ粒が５０％以上を占め
る組織を有し、該ラメラ粒内のγ相とα2 相との層境界
面と、前記粉末成形体の伸長方向とのなす角度が４０°
以下のラメラ粒の割合が６０％以上であることを特徴と
するクリープ強度に優れたＴｉＡｌ金属間化合物。 - 【請求項２】 粉末成形体の組成が、Ａｌ:27 〜36％を
含有し、さらにＣｒ、Ｖ、Ｍｎのうちの１種または２種
以上を合計量で0.5 〜10％含有し、残部Ｔｉおよび不可
避的不純物からなることを特徴とする請求項１記載のク
リープ強度に優れたＴｉＡｌ金属間化合物。 - 【請求項３】 粉末成形体の組成が、Ａｌ:27 〜36％を
含有し、さらにＭｏ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｈｆのうちの１種ま
たは２種以上を合計量で0.5 〜10％含有し、残部Ｔｉお
よび不可避的不純物からなることを特徴とする請求項１
記載のクリープ強度に優れたＴｉＡｌ金属間化合物。 - 【請求項４】 粉末成形体の組成が、Ａｌ:27 〜36％を
含有し、さらにＣｒ、Ｖ、Ｍｎのうちの１種または２種
以上とＭｏ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｈｆのうちの１種または２種
以上を合計量で0.5 〜10％含有し、残部Ｔｉおよび不可
避的不純物からなることを特徴とする請求項１記載のク
リープ強度に優れたＴｉＡｌ金属間化合物。 - 【請求項５】 請求項１〜４記載の組成を有する粉末混
合体を、加工度50％以上で加工して粉末成形体とし、該
粉末成形体を高圧下で1300℃以上の温度に加熱し、降温
に際して、1300℃から粉末成形体の共析温度までの降温
速度を100 ℃／分以下とする反応合成を行うことを特徴
とするクリープ強度に優れたＴｉＡｌ金属間化合物の製
造方法。 - 【請求項６】 請求項１〜４記載の組成を有する粉末混
合体を、押出比2 以上で押出加工して粉末成形体とし、
該粉末成形体を高圧下で1300℃以上の温度に加熱し、降
温に際して、1300℃から粉末成形体の共析温度までの降
温速度を100℃／分以下とする反応合成を行うことを特
徴とするクリープ強度に優れたＴｉＡｌ金属間化合物の
製造方法。 - 【請求項７】 押出加工して粉末成形体とし、該粉末成
形体を押出鍛造加工および／または鍛造加工した後、反
応合成を行うことを特徴とする請求項６記載のクリープ
強度に優れたＴｉＡｌ金属間化合物の製造方法。 - 【請求項８】 押出加工して粉末成形体とし、該粉末成
形体を鍛造加工し、さらに切削加工した後、反応合成を
行うことを特徴とする請求項６記載のクリープ強度に優
れたＴｉＡｌ金属間化合物の製造方法。 - 【請求項９】 押出加工して粉末成形体とし、該粉末成
形体を押出鍛造加工し、さらにねじり鍛造することによ
りブレード形状にニアネット成形した後、反応合成する
ことを特徴とする請求項６記載のクリープ強度に優れた
ＴｉＡｌ金属間化合物の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8281397A JPH10110229A (ja) | 1996-10-02 | 1996-10-02 | クリープ強度に優れたＴｉＡｌ金属間化合物およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8281397A JPH10110229A (ja) | 1996-10-02 | 1996-10-02 | クリープ強度に優れたＴｉＡｌ金属間化合物およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10110229A true JPH10110229A (ja) | 1998-04-28 |
Family
ID=17638581
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8281397A Pending JPH10110229A (ja) | 1996-10-02 | 1996-10-02 | クリープ強度に優れたＴｉＡｌ金属間化合物およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10110229A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000192176A (ja) * | 1998-10-23 | 2000-07-11 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 耐異物衝撃性に優れたＴｉ―Ａｌ系合金およびタ―ビン部品 |
| KR100582364B1 (ko) * | 2001-05-10 | 2006-05-22 | 가부시키가이샤 나브에어 | 대형 선박용 디젤 엔진의 배기 밸브의 제조 방법 |
-
1996
- 1996-10-02 JP JP8281397A patent/JPH10110229A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000192176A (ja) * | 1998-10-23 | 2000-07-11 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 耐異物衝撃性に優れたＴｉ―Ａｌ系合金およびタ―ビン部品 |
| KR100582364B1 (ko) * | 2001-05-10 | 2006-05-22 | 가부시키가이샤 나브에어 | 대형 선박용 디젤 엔진의 배기 밸브의 제조 방법 |
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