JPS5884902A - 熱間静水圧成形方法 - Google Patents

熱間静水圧成形方法

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JPS5884902A
JPS5884902A JP18277181A JP18277181A JPS5884902A JP S5884902 A JPS5884902 A JP S5884902A JP 18277181 A JP18277181 A JP 18277181A JP 18277181 A JP18277181 A JP 18277181A JP S5884902 A JPS5884902 A JP S5884902A
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JP
Japan
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powder
heating
temp
hot hydrostatic
temperature
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Pending
Application number
JP18277181A
Other languages
English (en)
Inventor
Sadao Oota
太田 定雄
Hiroshi Takigawa
滝川 博
Masaru Ishii
勝 石井
Kenichi Aota
健一 青田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Publication date
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Publication of JPS5884902A publication Critical patent/JPS5884902A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/12Both compacting and sintering
    • B22F3/14Both compacting and sintering simultaneously

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 簡単な装置を利用し、予熱時の温度分布を良好ならしめ
ると共に、処理時間を大幅に短縮し交熱間静水圧プレス
処理による成形方法に関するものである。
熱間静水圧プレス(以下H工Pと略記する)処理は金属
粉末の緻密化,大型又は各種異型の無欠陥焼結体の製造
、鋳造品の欠陥除去等にすぐれた効果を発揮する方法と
して近時、頓に注目されている方法であり、高温構造材
料の開発と共に丸うミックス構造材料の焼結にも広くそ
の適用が進められている。
この方法は周知のようにアルゴンガス等の不活性ガスを
圧力−媒体として被処理物体に高温と同時に三次元的.
ガ静水圧、即ち等方圧縮を加え、成形する方法で、゛辱
存の工業技術の中でも最も強力な焼結あ゛るい゛i接合
技術として航空機産業を中心とす,る先進技術分骨にお
いて急速に工業化が展開さ削ている。殊に昨今、従来の
鍛造では殆ど加工困・一とされていたN1  基超合金
, Ti  基超合金など高温強度の大なる成形品の製
造にもとり入れられ、超塑性鍛造関連技術として新分舒
が開拓されつつあることは注目されよう。
しかしながら従来の前記H工P処理法は、高圧H工P装
置を用い、かつ圧力媒体としてアルゴンガス又にN2 
 ガスを用いるため被処理体の高圧装置への出し入れ、
高圧装置内での昇温、高温高圧雰囲気の確保など、加熱
装置、断熱構造、シール構造に技術的困難性を有してい
るばかりでなく装置自体が太掛りとなり、しかも高圧装
置内での昇温昇圧に相当な時間を要し、処理のサイクル
タイムが3〜7時間と非常に長く゛生産性の面で問題が
あった。
そのため、高圧装置内での処理に先立ち、予め加熱し、
処理時間の短縮を図ることが試みられたが、この予熱[
H工Pのサイクル時間3〜+7時間に合わせて抵抗加熱
で予熱する方法が一般的である。
ところが、その後、H工P’M理の一方式として0、い
、、え□、P□カニ゛゛、1やよ、わ、。ゎヵ1ある程
度、その装置の簡単さと共にサイクルタイムの大巾な短
縮可能性をもっことを知見した。
しか、も、最近の超塑性鍛造において、原料粉末は結晶
粒径が数μm以下、好ましくは1μm以内の微細結晶粒
が求められるところから、密度の向上を図って超塑性鍛
造とH工P処理との併用が考えられるに及びH工P処理
における前記予熱を含む加熱処理を超塑性鍛造の一環と
して考える必要が生じた。そしてこれと共に、結晶化が
H工P処理の中で考慮され、結晶粗大化傾向が敬遠され
る状況に至つ次。
本発明は、上述の如き、実状に鑑み、結晶化粗大化傾向
を防止しつつ、効率的にH工P処理し得る改善された方
法を提案することを目的とするものである。
即ち、本発明はH工P処理予熱時の加熱態様と、液状H
工P処理の併用により上記目的を達成することを意図し
、容器に充填された成形粉末を、該粉末の溶融温度をT
M  とするとき、前記粉体充填容器を少くとも(0,
65TM) ’Cを超え、(0,’i’    57M
)℃に至る間の適宜温度まで抵抗加熱により加熱し、そ
の後、少くとも熱間静水圧プレス温度よ!+100℃低
い温度に至るまで高周波加熱により急速加熱して以後、
液体又は固定を圧力媒体に用いH工P処理することを特
徴とするものである。
以下、更に上記本発明の具体的態様について順次詳述す
る。
先ず、本発明方法における被処理物構造体としては、金
属粉末を容器(カプセル)に充填したカプセル構造体又
は予め所要に成形された金属成形構造体であるが、就中
、このうち前者の金属粉末って作られる。殊にAstr
oloy  (15’or −15Co −5Mo −
4,5At−3,5T17残vni)。
Waap、410y (20Or −14Co −5M
o −イTi −2ht−残9N1)、IN −l O
O(15”Oo −100,’x−5,5ht −5T
i −3MO−残りlJi  )などのN1基超合金や
T1  基超合金超塑性合金の各粉末は超塑性鍛造の原
料粉末として重要な粉末である。
そして、これらの各粉末は開口部を有する蓋と、容器本
体とからなる既知の金属カプセルにその容器本体内に充
填され、蓋を溶接することにより金属粉末充填カプセル
として形成される。
カプセル内に被処理金属が充填されると、次にこのカプ
セルに対し、HIP処理に先立ち前処理を施し後述の液
HIP用プレフォームとしてカプセル構造体に成形する
が、前処理として従来のH工P処理で行われている脱気
密封と同様、真空加熱、脱気(無脱気のこともある)、
密封の各工程があり、かつHIP処理に先立つ加熱工程
がある。
本発明の第1の特色はこのH工P処理前の加熱手段にあ
り抵抗加熱と高周波加熱の2段階加熱からなっている。
このうち抵抗加熱は一度に大量に加熱が可能な雰囲気炉
が使用され、温度分布は割合良好であるが時間がかかる
のが難であり、−刃高周波加熱は急速に加熱が行われ、
時間は短縮されるが最初の温度分布に難があり、何れも
一長一短がある。
そこで、本発明は上記両加熱の長゛所、短所を活かし、
かつ超塑性鍛造を行なうのに適する如く結晶の成長状況
を加味し、粉末の溶融温度をTM  とするとき、少く
とも(0,65TM)’Cを超え、(o。
’75TM)’Cに至る間の適当な温度までを抵抗加熱
により加熱し、その徒歩くとも(HIF温度−1oo)
”cに至るまでは高周波加熱により加熱する。
勿論、上記抵抗加熱の上限は焼結は進行するが結易粒は
粗大化しない範囲で各粉末の種類あるいはH工P処理予
定温度などによって適宜、選択されるものである。この
場合、若し、Q、 55 TM 以下で抵抗加熱を終る
と、その後の急速加熱の幅が大き過ぎ、温度分布に一抹
の不安を残す。しかし、0、 ’75 TM 以上まで
抵抗加熱を行うとなると時間がかかり結局、処理サイク
ルの短縮は実質上、無意味となる。従って、前記の範囲
は最も実際的である。
添付図面はかかる高周波加熱時における容器内粉末に対
yる高周波容量の影響を示しており5.多くの空隙を存
して充填されている粉末に対してはその周波数に、よる
容量は容器(1)の径(句ではなく粉末(2)の粒径(
至)に合わせた周波数、実際にはl Kmz程度である
が、これによって加熱しなければならない。何故ならば
、容器径(L)に合わせれば容量が余りに違い粉末は溶
融するからである。
ところが、抵抗加熱により加熱が進んだ場合はある程度
、焼結が進んでいるところから粉末は容器内で固化(3
)シ、各単独の粉末とはその態様を異にし、周波数容量
を容器径(L)に合わせ大きくすることが出来、より高
い周波数、例えば1000 KH2又はそれ以上の周波
数が使用でき、加熱効果は相乗的に飛躍する。□とは云
え、当初よ!llll音度げることは周波数容量の効率
が低下し、好ましくないO 従って、前記本発明の抵抗加熱、高周波加熱は上記範囲
を特定することによって粉末の焼結固化に顕著な効果を
与え、次の液体又は固定を圧力媒体“に使用し九所謂液
圧f(IP処理に移行する。
液圧H工P処理は、本発明の第2の特色をなし例えばプ
レス機が使用され、これが圧力容器となって、この中に
耐熱グリース又はBN  粉末、酸イヒジルコニウム、
酸化マグネ゛シウム、パイロフェライト等粉末状のもの
を収容し前記加熱処理した構造体を収蔵して適宜、ステ
ム等を圧力容器内壁に沿って移動させ圧縮することによ
って行う。このとき密閉された圧力容器内空間には前記
圧力媒体が液状又は固相となして充満し、被処理構造体
に対し周囲より三次元的に等方圧縮を及ぼす。なかでも
、耐熱グリースは流動性が良好であり構造体に適確な等
方圧縮を加える。
前記液圧H3P時における圧力としては、ガス圧縮に比
し、圧力増に対応する容積減の割合が遥かに少なくて済
むところから、20. OOO気圧までは装置上、充分
対応可能であるが、圧力容気の寿命を考慮すれば10,
000%圧以下とすることが工業上好ましく、通常、1
,000〜io、o、o。
気圧の範囲内において実施することが有利である。
一方、この液圧H工P処理時における温度は各金属粉末
の種類により異なり必らずしも一定しな\ いが、N1  基の超・塑性合金粉末の場合には、通常
1000℃以上で行われる。
そして、この液圧H工P処理時における保持時間は昇圧
後、適当な時間であればよいが、一般的にはこの等方圧
縮による処理時間は僅か数分、多くは1分根度で充分で
あり、これによって所期の緻密化効果は達成でき所要の
製品外形に成形される。
ゝかくして以上のようにして液圧H工P処理が行われる
が、容器は必要に応じ除去し超塑性を示す材料である場
合には、その後、更に超塑性鍛造により複雑形状の製品
に鍛造され、合金本来の機械的特性を引き出す加熱処理
を経て最終製品に成形される。
特に本発明方法は前記N1  基超合金、  Ti  
基超合金などからなる超塑性鍛造用ビレットの製造に適
している。
次に本発明の効果をより明らかにするため実施例を掲げ
る。
(実施例) IN  −100超合金粉末を原料とし、カプセルに充
填率65%で夫々同量充填し、各試料1〜6を作り、こ
れを夫々下記表に示す加熱方式に従って加熱実験を行っ
た。
その結果に同じく下記表に併記した通りである。
上記表より明らかなように室温より1lOO℃まで抵抗
加熱又は高周波加熱を単独′で行った試料1゜2では前
者は温度分布は良好であったが加熱に長時間を要し、一
方、後者は加熱゛は急速であるが温  を変分布に難が
あり何れも工業上不適であることが首肯され″る。又、
抵抗加熱と高周波加熱の併用においても本発明方法によ
る試料3.4は加熱時間。
温度分布共に工業上、実用範囲に入り適用可能で、爾後
の液圧■工P処理を経たものは超塑性鍛造が容易であっ
たが、本発明の範囲を外れるものは加熱時間、温度分布
の何れかに問題があり、全般的に実用化が危ぶまれるこ
とが理解される。
かくして本発明熱間静水圧成形法によれば従来の処理サ
イクルタイムを飛躍的に短縮し工業的利用に大きな役割
を期待できる顕著な効果を有するものであるが、更に圧
力媒体が液体又は固体であることにより容積変化による
加圧で昇圧が早く、従来のAr  ガス等利用のH工P
処理に比較し装置面での簡易さ、処理時間の合理化が可
能である利点を有し両者の総合により各種粉末冶金製品
の品質向上ζ超塑性鍛造による高強度合金の複雑形状部
品の成形など今後に益々その普及が期待ブれるところで
ある。
【図面の簡単な説明】
図はカプセル充填粉末に対する高周波加熱の影響態様を
示す説明図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 l 成形用粉末を容器内に充填し、熱間静水圧プレス処
    理する方法において、該粉末の溶融温度をTV とする
    とき、前記粉末充填容器を少くとも(0,65TM)’
    Cを超え、(0,75TM)’Cに至る間の適宜温度ま
    で抵抗加熱により加熱し、その後、少くとも熱間静水圧
    プレス温度より100℃低い温度に至るまで高周波加熱
    により急速加熱して、・以後、液体又は固体を圧力媒体
    に用い熱間静水圧プレス処理することを特徴とする熱間
    静水圧成形方法。 ユ 成形−用粉末がNi  基超合金粉末である特許請
    求の範囲第1項記載の熱間静水圧成形方法。 3 成形用粉末がT1  基超合金粉末である特許請求
    の範囲第1項記載の熱間静水圧成形方法。
JP18277181A 1981-11-14 1981-11-14 熱間静水圧成形方法 Pending JPS5884902A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6046303A (ja) * 1983-08-22 1985-03-13 M C L:Kk 熱間等方圧加圧方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6046303A (ja) * 1983-08-22 1985-03-13 M C L:Kk 熱間等方圧加圧方法

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