JPS6134915B2 - - Google Patents
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- JPS6134915B2 JPS6134915B2 JP52149887A JP14988777A JPS6134915B2 JP S6134915 B2 JPS6134915 B2 JP S6134915B2 JP 52149887 A JP52149887 A JP 52149887A JP 14988777 A JP14988777 A JP 14988777A JP S6134915 B2 JPS6134915 B2 JP S6134915B2
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- Japan
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- metal material
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- Expired
Links
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/001—Interlayers, transition pieces for metallurgical bonding of workpieces
- B23K35/005—Interlayers, transition pieces for metallurgical bonding of workpieces at least one of the workpieces being of a refractory metal
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
- B23K35/32—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at more than 1550 degrees C
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Description
この発明は、継手部に優れた耐衝撃性が得られ
るチタン部材拡散接合用インサート金属材に関す
るものである。 チタン部材の拡散接合法には、被接合材同志を
圧力を付加して直接接合する方法と、被接合材同
志を、その接合面間にインサート金属材を介在さ
せて間接接合する方法とが知られている。 しかしながら、チタン部材を前記従来拡散接合
法によつて母材と同程度の継手部強度が得られる
ように、そして特に耐衝撃性に優れた継手部が得
られるように拡散接合するには、 次に示す通りの問題がある。すなわち、前記直
接接合法においては、接合部にチタン部材が塑性
変形する程度の圧力、すなわち、500ｇf/mm2以上
の圧力を付加しなければならず、したがつて、変
形を避けなければならない部材にはこれを適用す
ることができず、また複雑な形状を有する部材で
は、接合に要する設備、加圧方法等を考慮して
も、確実に接合面を均一加圧することは困難であ
るという問題があり、一方、前記間接接合法にお
いては、インサート金属材によるチタン部材同志
の密着化が図れること、および前記インサート金
属材元素の部材への拡散現象によつて、部材同志
の加圧（力）はほとんど不要となり前記直接接合
法のもつ欠点を克服するが、接合部が母体とは異
なる合金となるため、未だ母体と同程度の継手部
強度が得られないという問題がある。 そこで本発明者等は、以上のような問題を考慮
して、高圧力を付加することなく、母材と同等の
機械的性質を有する継手部、特に耐衝撃性に優れ
た継手部が得られるチタン部材拡散接合用インサ
ート金属材を得るためには、 ○イ チタン部材は、熱処理によつて機械的性質、
および耐食性等が変化するので、β変態
（transus）点温度以上に加熱することは好まし
くなく、したがつて接合温度の上限を、β変態
点温度以下としなければならない（チタン部材
の場合は900℃以下となる）。 ○ロ インサート金属材としては、前記β変態点温
度以下の温度域で拡散が行なわれて、接合部が
母材と同等の機械的性質を有する合金層を形成
するものでなければならない。 以上、○イおよび○ロ項に示す条件が満たされれば
よいことに着目し、研究を行なつた結果、 ジルコニウム（以下Zrで示す）と、チタン（以
下Tiで示す）とは全率固溶し、また銅（以下Cu
で示す）は、Tiと反応すると、融点が900℃以下
の合金を形成し、しかもTi中への拡散係数が他
の元素に比べて比較的大きいことから、後述する
通りの成分組成または配合割合を有するCuおよ
びZrからなる金属材が、拡散合金層形成材（イン
サート金属材）として最適であるという知見を得
たのである。 この発明は上記知見にもとづいてなされたもの
で、 Zr：32〜80重量％、 Cuおよび不可避不純物：残り、 からなる組成または配合割合を有するインサート
金属材としたことに特徴を有する。 ついでこの発明において上述のように数値限定
した理由について説明すると、Cu−Zr合金にお
ける、液相線温度が被接合部材の上限接合温度以
下のZr成分は、約46〜53重量％であり、部材接合
時にインサート金属材を液相にする必要がある接
合の場合には、Zr成分が上記範囲に限定されてし
まうが、部材接合時にインサート金属材が固相で
あつてもよい場合には、前記Zrの成分範囲を拡大
することが可能となる。すなわち、Zrが32％未満
では拡散合金層は得られるが、継手部（接合部）
の機械的性質のうち、衝撃値が非常に低下するの
で好ましくなく、一方、80％を超えると、インサ
ート金属材の液相線温度が高くなり過ぎて、拡散
が十分行なわれなくなつて良好な合金層が形成さ
れなくなることから、前記Zr成分を、32〜80％と
定めた。 なお、前記インサート金属材は、接合に際し
て、CuとZrを合金化した状態、またはそれぞれ
の純金属を上記組成割合に混合した状態で、これ
を箔もしくは粉末にして、または各種コーテイン
グによつて接合面に適用することができる。 ついで実施例について説明する。 第１図に概略側面図で示されるように、被接合
部材１として、50mmφ、および30mm（高さ）のサ
イズをもつたTi部材を準備し、上下に重ね合せ
たこれら部材１の接合面間には、インサート金属
２として、第１表に示される通りの組成をもち、
50mmφ、および40μｍ（厚）のサイズをもつた本
発明インサート金属１〜３および本発明範囲外の
比較インサート金属の箔を介在させた。 この状態で、これらを、温度900℃の真空雰囲
気（４×10-4〜５×10-6Torr）中に20時間加熱保
持した。ここで、前記接合面には、上のTi部材
の自重以外には何ら圧力を付加しなかつた（な
お、この場合、接合面にかかる圧力は13.6ｇf/mm2
であつた）。その後、炉冷して、これら部材同志
を拡散接合した。 このようにして拡散接合した前記接合体モデル
より、平行部の径が８mmφの引張試験片を２本、
および接合面をノツチ部とするJIS4号シヤルピー
衝撃試験片を３本それぞれ採取し、前者によつて
その引張り強さ、伸び、および絞りを、後者によ
りシヤルピー吸収エネルギーを、それぞれ測定し
た。また、母材および接合部の硬さも測定した。
これらの結果を、合わせて第１表に示す。 なお、比較例として、Ti部材（50mmφ、60mm
厚のサイズ）のみについて、上記と同じ熱処理を
施し、または施さないで、上記同様の測定を行な
つた。これらの結果も合わせて第１表に示す。ま
た、参考として、上記Ti部材に相当する
JISH4650 TB35H材の規格値を第１表に示
るチタン部材拡散接合用インサート金属材に関す
るものである。 チタン部材の拡散接合法には、被接合材同志を
圧力を付加して直接接合する方法と、被接合材同
志を、その接合面間にインサート金属材を介在さ
せて間接接合する方法とが知られている。 しかしながら、チタン部材を前記従来拡散接合
法によつて母材と同程度の継手部強度が得られる
ように、そして特に耐衝撃性に優れた継手部が得
られるように拡散接合するには、 次に示す通りの問題がある。すなわち、前記直
接接合法においては、接合部にチタン部材が塑性
変形する程度の圧力、すなわち、500ｇf/mm2以上
の圧力を付加しなければならず、したがつて、変
形を避けなければならない部材にはこれを適用す
ることができず、また複雑な形状を有する部材で
は、接合に要する設備、加圧方法等を考慮して
も、確実に接合面を均一加圧することは困難であ
るという問題があり、一方、前記間接接合法にお
いては、インサート金属材によるチタン部材同志
の密着化が図れること、および前記インサート金
属材元素の部材への拡散現象によつて、部材同志
の加圧（力）はほとんど不要となり前記直接接合
法のもつ欠点を克服するが、接合部が母体とは異
なる合金となるため、未だ母体と同程度の継手部
強度が得られないという問題がある。 そこで本発明者等は、以上のような問題を考慮
して、高圧力を付加することなく、母材と同等の
機械的性質を有する継手部、特に耐衝撃性に優れ
た継手部が得られるチタン部材拡散接合用インサ
ート金属材を得るためには、 ○イ チタン部材は、熱処理によつて機械的性質、
および耐食性等が変化するので、β変態
（transus）点温度以上に加熱することは好まし
くなく、したがつて接合温度の上限を、β変態
点温度以下としなければならない（チタン部材
の場合は900℃以下となる）。 ○ロ インサート金属材としては、前記β変態点温
度以下の温度域で拡散が行なわれて、接合部が
母材と同等の機械的性質を有する合金層を形成
するものでなければならない。 以上、○イおよび○ロ項に示す条件が満たされれば
よいことに着目し、研究を行なつた結果、 ジルコニウム（以下Zrで示す）と、チタン（以
下Tiで示す）とは全率固溶し、また銅（以下Cu
で示す）は、Tiと反応すると、融点が900℃以下
の合金を形成し、しかもTi中への拡散係数が他
の元素に比べて比較的大きいことから、後述する
通りの成分組成または配合割合を有するCuおよ
びZrからなる金属材が、拡散合金層形成材（イン
サート金属材）として最適であるという知見を得
たのである。 この発明は上記知見にもとづいてなされたもの
で、 Zr：32〜80重量％、 Cuおよび不可避不純物：残り、 からなる組成または配合割合を有するインサート
金属材としたことに特徴を有する。 ついでこの発明において上述のように数値限定
した理由について説明すると、Cu−Zr合金にお
ける、液相線温度が被接合部材の上限接合温度以
下のZr成分は、約46〜53重量％であり、部材接合
時にインサート金属材を液相にする必要がある接
合の場合には、Zr成分が上記範囲に限定されてし
まうが、部材接合時にインサート金属材が固相で
あつてもよい場合には、前記Zrの成分範囲を拡大
することが可能となる。すなわち、Zrが32％未満
では拡散合金層は得られるが、継手部（接合部）
の機械的性質のうち、衝撃値が非常に低下するの
で好ましくなく、一方、80％を超えると、インサ
ート金属材の液相線温度が高くなり過ぎて、拡散
が十分行なわれなくなつて良好な合金層が形成さ
れなくなることから、前記Zr成分を、32〜80％と
定めた。 なお、前記インサート金属材は、接合に際し
て、CuとZrを合金化した状態、またはそれぞれ
の純金属を上記組成割合に混合した状態で、これ
を箔もしくは粉末にして、または各種コーテイン
グによつて接合面に適用することができる。 ついで実施例について説明する。 第１図に概略側面図で示されるように、被接合
部材１として、50mmφ、および30mm（高さ）のサ
イズをもつたTi部材を準備し、上下に重ね合せ
たこれら部材１の接合面間には、インサート金属
２として、第１表に示される通りの組成をもち、
50mmφ、および40μｍ（厚）のサイズをもつた本
発明インサート金属１〜３および本発明範囲外の
比較インサート金属の箔を介在させた。 この状態で、これらを、温度900℃の真空雰囲
気（４×10-4〜５×10-6Torr）中に20時間加熱保
持した。ここで、前記接合面には、上のTi部材
の自重以外には何ら圧力を付加しなかつた（な
お、この場合、接合面にかかる圧力は13.6ｇf/mm2
であつた）。その後、炉冷して、これら部材同志
を拡散接合した。 このようにして拡散接合した前記接合体モデル
より、平行部の径が８mmφの引張試験片を２本、
および接合面をノツチ部とするJIS4号シヤルピー
衝撃試験片を３本それぞれ採取し、前者によつて
その引張り強さ、伸び、および絞りを、後者によ
りシヤルピー吸収エネルギーを、それぞれ測定し
た。また、母材および接合部の硬さも測定した。
これらの結果を、合わせて第１表に示す。 なお、比較例として、Ti部材（50mmφ、60mm
厚のサイズ）のみについて、上記と同じ熱処理を
施し、または施さないで、上記同様の測定を行な
つた。これらの結果も合わせて第１表に示す。ま
た、参考として、上記Ti部材に相当する
JISH4650 TB35H材の規格値を第１表に示
【表】
【表】
す。
第１表から、本発明による継手部が、JISの値
を十分満足するものであり、熱処理前および熱処
理後の母材と同等の引張り強さ、伸び、絞り、シ
ヤルピー吸収エネルギー、および硬さを有するこ
とが明らかである。第２図に本発明インサート金
属１による接合部の顕微鏡組織写真（50倍に拡
大）を示す。この写真から、インサート金属材が
Tiの母材３中に拡散して、約1000μｍの巾の拡
散合金層４が形成されており、母材同志が完全に
接合されていることが明らかである。なお、前記
比較インサート金属による継手部においては、シ
ヤルピー吸収エネルギーが著しく低い値を示して
いることが明らかである。 以上述べたように、この発明によれば、高圧力
を付加することなく、母材と同等の機械的性質を
有する特に耐衝撃性の優れたTi部材の接合継手
部を得ることができるのである。
を十分満足するものであり、熱処理前および熱処
理後の母材と同等の引張り強さ、伸び、絞り、シ
ヤルピー吸収エネルギー、および硬さを有するこ
とが明らかである。第２図に本発明インサート金
属１による接合部の顕微鏡組織写真（50倍に拡
大）を示す。この写真から、インサート金属材が
Tiの母材３中に拡散して、約1000μｍの巾の拡
散合金層４が形成されており、母材同志が完全に
接合されていることが明らかである。なお、前記
比較インサート金属による継手部においては、シ
ヤルピー吸収エネルギーが著しく低い値を示して
いることが明らかである。 以上述べたように、この発明によれば、高圧力
を付加することなく、母材と同等の機械的性質を
有する特に耐衝撃性の優れたTi部材の接合継手
部を得ることができるのである。
第１図は接合部材の概略側面図、第２図は本発
明インサート金属による接合部の顕微鏡組織写真
である。 １……被接合部材、２……インサート金属、３
……母材、４……拡散合金層。
明インサート金属による接合部の顕微鏡組織写真
である。 １……被接合部材、２……インサート金属、３
……母材、４……拡散合金層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ Zr：32〜80重量％ Cuおよび不可避不純物：残り、 からなる組成または配合割合を有することを特徴
とする継手部に優れた耐衝撃性が得られるチタン
部材拡散接合用インサート金属材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14988777A JPS5482344A (en) | 1977-12-15 | 1977-12-15 | Diffusion welding method for titanium parts |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14988777A JPS5482344A (en) | 1977-12-15 | 1977-12-15 | Diffusion welding method for titanium parts |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5482344A JPS5482344A (en) | 1979-06-30 |
| JPS6134915B2 true JPS6134915B2 (ja) | 1986-08-09 |
Family
ID=15484798
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14988777A Granted JPS5482344A (en) | 1977-12-15 | 1977-12-15 | Diffusion welding method for titanium parts |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5482344A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57192256A (en) * | 1981-05-20 | 1982-11-26 | Asahi Chem Ind Co Ltd | Titanium clad steel |
| JPS57152386A (en) * | 1981-03-17 | 1982-09-20 | Asahi Chem Ind Co Ltd | Titanium clad steel |
| JPS57146489A (en) * | 1981-03-05 | 1982-09-09 | Asahi Chem Ind Co Ltd | Titanium clad steel |
-
1977
- 1977-12-15 JP JP14988777A patent/JPS5482344A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5482344A (en) | 1979-06-30 |
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