JPS59145761A - 立方晶ＮａＺｎ↓１↓３型の結晶構造をもつ鉄を基礎としたアンバ−合金、その物品、およびその合金の製造方法 - Google Patents

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】 本発明は鉄を基礎としたアンバー合金に関するものであ
る。

３０〜５０％のニッケルを有する（二成分系の）１鉄−
ニッケル合金の異常な膨張特性はよく知られている。ア
ンバー、例えば約３５原子係のニッケルを有する鉄−ニ
ッケル合金は室温で極めて低い熱膨張係数を示す。この
ために１８９７年に発見さ″れて以来この合金は種々の
実際の応用に使われてきた。次いで、鉄を基礎とした同
じような（三成分系の）合金系、例えば、スーパーアン
バー（４Ｃｏ３２Ｎｉ−Ｆｅ　）およびステンレス鋼ア
ンバー（１１０ｒ　５２０ｏ　−Ｆｅ　）は共に、室温
でＵ殆ト熱膨張１−Ｊを示さないことが見出された。

上述の性質をもつ物質はアンバー合金として知られてい
る。アンバー合金のさらに詳細な点については、例えば
スコツトによるトランザクションズ　オブザアメリカノ
ンサイアテイフオアスチ）−・−ルトリーテイング１３
巻１９２８年８２９頁を参照することができる。

しかし、既知のアンバー合金の工業的応用に関する欠点
は、これらが展延性を有することにあり、その結果これ
かう所定の形状、特に複雑な形状の°製品を製造するに
は時間のかかる高価な処理が必要となる。

従って、本発明の目的は容易に機械で造ることができる
アンバー合金を提供することにある。

本発明によればこの種の合金は、立方晶ＮａＺｎ□８型
の結晶構造を有し、公称組成Ｌａ　（Ｆｅ　、　Ｃｏ　
、　Ｘ）□８（式中のＸはＳｉまたはＡＪを示す）で表
される金属間化合物を含むことを特徴とする。

上記タイプの金属間化合物は簡単な方法でぜい化物質と
して得られ、広範囲の温度で極めて小さい熱膨張係数を
有することが見出された。このぜい化形状では粉末にす
ることができ、得られた粉末粒子を圧縮または焼結し、
結合剤を添加してまたは添加しないで、任意の形状を有
する物品にまとめることができる。

従って本発明はまた、組成Ｌａ（Ｆｅ、　Ｃｏ、　Ｘ　
）、８を有し金属間化合物から粉末冶金によってつくら
れる物品に関するものである。

本発明はまたぜい化形状物質を得る方法に関するもので
ある。組成Ｌａ　（ｙｅ、　ｃｏ、　Ｘ　）１３　（式
中の又は８１またはＡＪを示す）で表される合金１ｒ：
製造１する本発明による方法は、次の工程に特徴がある
。

即ち、所望の出発成分から融成物を生成し、融成物を冷
却し、得られた成形物を８００〜１０００℃の温度範囲
で焼戻処理にかけ、次いで室温まで加６速冷却する。

粉末形状で本発明による金属間化合物を得ることができ
ると、特別な利点を与える。反対符号の線形熱膨張係数
を有する２種の金属間化合物の粉末を混合することによ
って、それぞれ０〜２００　”０１”の温度範囲、また
は０〜３００℃の温度範囲でも殆ど無視できる線形熱膨
張係数の小さい物質を得ることができる。

このために、さらに本発明は前記組成の２種の合金の混
合物から粉末冶金によって得られる物品に関するもので
あり、２種のうちｌの合金は所定の温度範囲で負の熱膨
張係数を有し、他の合金は同じ温度範囲で正の熱膨張係
数を有する。

このために、さらに本発明は、所定の温度範囲での１の
合金の温度函数としての熱膨張係数は最天領を示し、同
じ温度範囲での他の合金の温度函数としての熱膨張係数
は最小値を示す前記組成の２種の合金の混合物から、粉
末冶金によって得られる物品に関するものである。

以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

本発明によれば、８種の金属間化合物は、ＬａＦｅ□。

Ｃｏｌ５ｉ２（Ｌ） Ｌａｙｅ、ｃｏ２ｓｉ２（１） ＬａＦｅ８Ｇｏ８Ｓｉ、　　　　　（１）で表される各
組成の出発化合物全アルコンガス雰囲気（アルゴンａｏ
ｏ　１ｎ！／分の流速）で溶融して調製される。これら
金属間化合物の成形の線形膨張係数Δｌ／１２ｏは温度
の函数として測定した。

測定結果を第１図に示す。図から膨張係数が異常である
ことが明らかであろう。このような異常が生じる温度範
囲は化合物のＣＯ含量に依存する。化合物置および■に
対する温度範囲は約０°〜２００℃であシ、化合物１に
対する温度範囲は約−１００゜〜＋１００°Ｃ″′Ｃあ
る。線形熱膨張係数はこれらの温度範囲では極めて小さ
い。従って、これら３種の化合物Ｉ、■および■は唸部
立方晶Ｈａｚｎ□８の結晶構造を示し、アンバー型であ
る。

００含量が増加すると、線形熱膨張係数の異常な挙動が
起り、％に線形熱膨張係数の最小値が生じる温度は、一
層高温に移動する。しかし、同時にそれ自体の異常な挙
動はＣＯ含量の増加と共に小さくなる。

同じ情況ｉｊ：　Ｌａ　（Ｆｅ　、　Ｃｏ　）□０．５
Ａｌ□、、系からの５種の金属間化合物の成形における
温度の関数として線形熱膨張係数を測定して示される。

これら５種の金属間化合物は次に示す組成を有する。

ＬａＦｅｘｘｏｏｏ、　５Ａ１１　、５　　　　＜　”
、）ＬａＦｅ１ｇ、５ｃｏＩＡ１１．５　　　　（２）
ＬａＦｅ、、Ｃｏ、ＡＡ、、　　　　（Ｌ）Ｌ　ａＦｅ
　ｓ　、　ｅ　００　＊　、　ａＡＺ　１　、５　　　
（’　）ＬａＦｅ、、Ｃｏ、Ａｊ？、、５（５）測定結
果を第２図に示す。線形熱膨張係数が異常を示す温度範
囲は金属間化合物２，８．４および５の場合では約０°
〜８００℃である。化合物１の場合、前記温度範囲は低
温に移動した。

従って、立方晶Ｎａｚｎ□８結晶構造を示す金属間化合
物１〜５は全部、アンバー型である。

試験した金属間化合物の第３群はＬａ（Ｆｅ、０す０、
Ａ１２系に属する。問題の化合物は次の組成を有する。

ＬａＦｅ１ｏ、５００ｏ、ｓＡ／！２　　　（Ａ）Ｌ　
ａＦ　ｅ　ｔ　ｏ　００１　Ａ　Ａ　ｇ　　　　　（Ｂ
　）ＬａＦｅ、００２Ａ１２　　　　　（０）測定結果
を第８図に示す。線形熱膨張係数が異常を示す温度範囲
は金属間化合物ＢおよびＣの場合では約０°〜約２００
　”Ｏｆある。化合物Ａの場合、前記温度範囲は低温に
移動した。従って、立方晶Ｎ　ａＺｎ　Ｉ　Ｂ　　結晶
構造を示す金属間化合物Ａ〜ｃｌ−Ｉ全部アンバー型で
ある。

前記１１種の金属間化合物は次式 ％式％ （式中Ｘは８１またはＡｌを示す〕で表され、立方晶Ｎ
ａＺｎ１８結晶構造を有し、８ｄ磁気モ一メント間で優
先的に強磁性カップリングを有するアンノ（−型の金属
間化合物である。Ｘ　＝　Ｓｉの場合２．５以上、Ｘ　
＝　Ａ７１の場合３以上とｙが太きくなり過ぎると、磁
気排列温度は実用には低すぎる室温以下になる。Ｘ　＝
　Ｓｉの場合１．５以下、Ｘ　＝　ＡＮの場合１以下に
ｙが小さくなり過ぎると、必要な立方晶ＮａＺｎ工、結
晶構造を形成しない。

パラメーターＸによって表されるＣＯ量に関して、実際
には、Ｘは１．５より小さくない万が好ましく（値が小
さくなると線形熱膨張係数の異常が起る温度範囲が室温
よジはるかに低くなる〕、またＸは３よジ大きくてはい
けない（値が大きくなると共に最後にはアンバー効果が
なくなるまで異常な挙動は次第に小さくなる〕。しかし
、本発明による２種の金属間化合物の粉末全混合する場
合、Ｘが０．５〜４．５の化合物がよく役に立つ。２種
の粉末を混合した効果を第４図および第５図を参照して
詳細に述べる。

第４図は金属間化合物１および３（第２図参照、）の温
度の関数として線形熱膨張係数を示す。これらの化合物
の組成はＬａＦｅ□□Ｃｏｏ、、Ａ／！□、、　（１）
およびＬａＦｅ、　、　ｓ　Ｃｏ　２Ａｌｌ　、５　（
８１である。０〜２００℃の温度範囲では、化合物（１
）は熱膨張係数が正であり、化合物（３）は熱膨張係数
が実質上置である。化合物（１）および化合物（３）の
粉末′ｆｃ４５：５５の割合で混合する場合、これは線
形熱膨張係数が０°〜２００℃の温度範囲で殆ど無視で
きる物質となる。これは破線で示される。

第５図は、２種の金属間化合物の粉末から出発すると、
０°０〜３００”Ｃの温度範囲で線形熱膨張係数が極め
て低い物質を実現することができることを示している。

化合物ａの組成はＬａＦｅ３．．２Ｇｏ２．８Ａｌ、５
化合物の組成はＬａＦ’ｅ８Ｃｏ、、ＡＩ、、、である
。

化合物ａの線形熱膨張係数は０°〜３００°０の温度範
囲で最大値を示すが、化合物すは前記温度範囲で最小値
を示す。化合物ａおよび化合物すの粉末を５０：５０の
割合で混合する場合、０９〜３００℃の温度範囲で極端
に低い線形熱膨張係数を有する物質に導かれる。これは
破線を参照することができる。本発明による金属間化合
物の成形物を、成形後、保護ガス下または真空状態で８
００〜１０００℃の温度にて焼戻処理する場合、焼戻処
理の時間は１０〜２００時間であり、室温まで加速冷却
後もろい挙動を示す。（知られているように、既知のア
ンバー合金は展延性の挙動を示す）。このように熱処理
したもろい成形物を粉砕することができる。所望の形状
をもつ物品は、多くて１０重量％の結合剤（例えばフェ
ノール樹脂またはエポキシ樹脂〕と随意に混合した合金
粉末を詰め、圧縮および／または焼結することによって
簡単な方法で得られる。粉末冶金によって得られた本発
明合金の物品の可能な用途は、例えば、米国特許第２．
２６６．４８１号に記載されているようなものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はＬａ　（Ｆｅ　、　Ｃｏ　）□、Ｓｉ、系から
の８種の金属間化合物の温度の函数としてプロットした
熱膨張係数を示すグラフである。 第２図はＬａ（Ｆｅ　、　０す１１．５”１．５系から
の５種の金属間化合物の温度の函数としてプロットした
熱膨張係数を示すグラフである。 第８図はＬａ（Ｆｅ　、　００　）□、Ａｌ１２系から
のｓ＠の金属間化合物の温度の函数としてプロットした
熱膨張係数を示すグラフである。 第４図はＬａ　（Ｆｅ　、　Ｃｏ　）□□、、　Ａｌ、
、系からの２種の金属間化合物およびこれら２種の金属
間化合物の混合物の温度の函数としてプロットした熱膨
張係数を示すグラフである。 第５図はＬａ　（Ｆｅ　、　Ｃｏ　）、、　Ａｃ！□、
５系からの２種の金属間化合物およびこれら２種の金属
間化合物の混合物の温度の函数としてプロットした熱膨
張係数を示すグラフである。 −□□−１１”Ｕｌ ＦｌＧｌ Ｆｌ（］　２ □−Ｔｉ’Ｃ１ ６，３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　立方晶ＮａＺｎ、８型の結晶構造を有し公称組成Ｌ
   ａ（Ｆｅ　、　００　、　Ｘ）、８（式中のＸはＳｌま
   たはＡＡを示す）で表される金属間化合物を含むことを
   特徴とする鉄を基礎としたアンバー合金。 λ　組成が ｂ　ａ　＜　Ｆ　ｅ　Ｉ　Ｂ　−ｘ　−ｙ　ｃ　Ｏｘ　
   ｓ　１ｙ　）（式中０．５≦Ｘ≦４．５　、１．５≦Ｖ
   　＜２．５であるうで表される特許請求の範囲第１項記
   載のアンバー合金。 ＆　組成が Ｌａ　（Ｆｅ　、　８−ｘ−ｙ　ｃｏｘＡｌｙ）（式中
   　０．５≦Ｘ≦４．５　、１：Ｓ；ｙり８である）で表
   される特許請求の範囲第１項記載のアンバー合金。 ４　１．５＜Ｘ≦８でおる特許請求の範囲第２または８
   項記載のアンバー合金。 ＆　立方晶ＮａＺｎ、８型の結晶構造を有し公称組成Ｌ
   ａ（Ｆｅ　、　Ｏｏ　、　Ｘ　）、８（式中のＸはＳｌ
   またはＡＩを示す）で表される金属間化合物を含む鉄を
   基礎としたアンバー合金から成υ、粉末冶金によってつ
   くられる物品。 ａ　立方晶ＮａＺｎ□８型の結晶構造を有し公称組成Ｌ
   ａ（ｍｌ　’＋　Ｃｏ　、　Ｘ　）□８（式中のＸはＳ
   ｉ　ｉたはＡＩを示すうで表される金属間化合物を含む
   鉄を基礎としたアンバー合金の２種の混合物から成り、
   このうちの１の合金は所定の温度範囲で負の熱膨張係数
   を有し他の合金は同じ温度範囲で正の熱膨張係数を有し
   、粉末冶金によってつくられる物品。 Ｉ　立方晶ＮａＺｎ□８型の結晶構造を有し公称組成り
   ａ（Ｆｅ　、　ｃｏ　、　Ｘ　）１６　（式中のＸはＳ
   ｉまたはＡｌを示すンで表される金属間化合物を着　　
   　　　含む鉄を基礎としたアンバー合金の２種の混合物
   から成り、所定の温度範囲で１の合金の温度の関数とし
   て熱膨張係数が最大値を示し同じ温度範囲で他の合金の
   温度の関数として熱膨張係数が最小値を示し、粉末冶金
   によってつくられる物品。 ＆　立方晶ＮａＺｎ工、型の結晶構造を有し公称組成Ｌ
   ａ（Ｆ”ｅ　、　００　、　Ｘ）□８（式中のＸはｓｌ
   またはＡＥを示す）で表される金属間化合物を含む鉄を
   基礎としたアンバー合金を製造する工程が、 所望の出発成分から融成物を生成し、融成物を冷却し、
   得られた成形物を８ｏｏ〜１０００℃の温度範囲で焼戻
   処理にかけ、室温まで〃０速法で冷却する各工程から成
   るアンバー合金の製造方法。