JPS6173851A - 超塑性鍛造用Ｎｉ基合金及びその製造方法 - Google Patents
超塑性鍛造用Ｎｉ基合金及びその製造方法Info
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- JPS6173851A JPS6173851A JP19259184A JP19259184A JPS6173851A JP S6173851 A JPS6173851 A JP S6173851A JP 19259184 A JP19259184 A JP 19259184A JP 19259184 A JP19259184 A JP 19259184A JP S6173851 A JPS6173851 A JP S6173851A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発−明は超重性鍛造を行う際の変形抵抗が特に小さい
Ｎｉ基合金に関するものである。Ｎｉ基超超合金用いて
ガスタービンディスクなどｏ大ｍで複雑な形状の勾品を
成形する方法として超重性鍛造法が知られている。これ
は金属材料があたかも粘土のように小さい力で数百％以
上も塑性変形する現象すなわち超塑性現象を利用するも
のである。
Ｎｉ基合金に関するものである。Ｎｉ基超超合金用いて
ガスタービンディスクなどｏ大ｍで複雑な形状の勾品を
成形する方法として超重性鍛造法が知られている。これ
は金属材料があたかも粘土のように小さい力で数百％以
上も塑性変形する現象すなわち超塑性現象を利用するも
のである。
従来技術
従来の超重性鍛造用Ｎｉ基合金としては、例えばＲｅｎ
ｅ ９５ （Ｇ、 Ｅ社製） 、Ｍｅｒｌ ７６ （プ
ラットアンドホイット二社製）のＮｉ基合金が知られて
いる。しかしながら、と九らの合金は実施例において比
較合金として示すように、結晶粒径も大きく、特に超塑
性鍛造時の変形抵抗が太きすぎる問題点があった。変形
抵抗が大きすぎると大型製品や複雑形状製品の成形が困
難となり、たとえ成形が可能であったとしても、そのた
めには大型のプレスが必要となり、生産性の点で好まし
くない。
ｅ ９５ （Ｇ、 Ｅ社製） 、Ｍｅｒｌ ７６ （プ
ラットアンドホイット二社製）のＮｉ基合金が知られて
いる。しかしながら、と九らの合金は実施例において比
較合金として示すように、結晶粒径も大きく、特に超塑
性鍛造時の変形抵抗が太きすぎる問題点があった。変形
抵抗が大きすぎると大型製品や複雑形状製品の成形が困
難となり、たとえ成形が可能であったとしても、そのた
めには大型のプレスが必要となり、生産性の点で好まし
くない。
この超塑性変形抵抗を小さくするには、押出加工によっ
て結晶粒を微細化することが効果的であることは知られ
ているが、前記既存のＮｉ基合金では、結晶粒を小さく
するのも限度がちった。
て結晶粒を微細化することが効果的であることは知られ
ているが、前記既存のＮｉ基合金では、結晶粒を小さく
するのも限度がちった。
発明の目的
本発明は既存の超塑性鍛造用Ｎｉ基合金の問題点を解消
すべくなされたもので、その目的は結晶粒の微細化が容
易で、かつ超塑性変形抵抗の小さいＮｉ基合金を提供す
るにある。
すべくなされたもので、その目的は結晶粒の微細化が容
易で、かつ超塑性変形抵抗の小さいＮｉ基合金を提供す
るにある。
発明の構成
本発明者は前記目的を達成すべく、まず結晶粒を微細化
するのに！＆適な合金組成を見出すべく検討を行った。
するのに！＆適な合金組成を見出すべく検討を行った。
ここで重要なことは、結晶粒を微細化するための押出加
工時に割れが生じないことである。もし割れが生ずると
、結晶粒が微細で変形抵抗が小さくなっても、ガスター
ビンディスクなどく成形することは不可能である。
工時に割れが生じないことである。もし割れが生ずると
、結晶粒が微細で変形抵抗が小さくなっても、ガスター
ビンディスクなどく成形することは不可能である。
本発明者はこの観点から検討を加えた結果、以下に述べ
る組成の合金が押出加工に際し割れが生ぜずに結晶粒を
微細化できる最適の合金であることを見出した。また、
結晶粒の微細化法の最適法を見出し本発明を完成した。
る組成の合金が押出加工に際し割れが生ぜずに結晶粒を
微細化できる最適の合金であることを見出した。また、
結晶粒の微細化法の最適法を見出し本発明を完成した。
本発明のＮｉ基合金は、
重量％で、Ｃ０．０２〜０．１２％、Ｃｏ５〜１２％、
Ｃｒ７〜９チ、ｗｉｏ 〜１４％、Ａｌ４．５〜５．５
％、Ｔｉ０．１〜１．５係、Ｔａ３〜５％、Ｈｆ０．３
〜１．３％、Ｂ ０．００５〜０．０１８俤、Ｚｒ０．
Ｏ］〜０．１５％を含み、残部は実質的にＮｉよりなる
超塑性鍛造用Ｎｉ基合金にある。
Ｃｒ７〜９チ、ｗｉｏ 〜１４％、Ａｌ４．５〜５．５
％、Ｔｉ０．１〜１．５係、Ｔａ３〜５％、Ｈｆ０．３
〜１．３％、Ｂ ０．００５〜０．０１８俤、Ｚｒ０．
Ｏ］〜０．１５％を含み、残部は実質的にＮｉよりなる
超塑性鍛造用Ｎｉ基合金にある。
その合金の製造法は、
（１）重量％で、Ｃ０，０２〜０．１２％、Ｃｏ５〜１
２％、Ｃｒ７〜９％、ＷＩＯ−１４％、Ａｌ ４．５〜
５．５％、Ｔｉ０．１〜１．５％、Ｔａ３〜５％、Ｈｆ
０．３〜１．３％、 ０．００５〜０．０１８％、Ｚ
ｒ ０．０１〜０．１５％を含み、残部は実質的にＮｉ
よりなるＮｉ基合金粉末を、容器に入五、こｎを１０５
（Ｊ−１２２５℃、押出し比４〜１５で押出すことを特
徴とする超塑性鍛造用Ｎ１基合金の製造方法。
２％、Ｃｒ７〜９％、ＷＩＯ−１４％、Ａｌ ４．５〜
５．５％、Ｔｉ０．１〜１．５％、Ｔａ３〜５％、Ｈｆ
０．３〜１．３％、 ０．００５〜０．０１８％、Ｚ
ｒ ０．０１〜０．１５％を含み、残部は実質的にＮｉ
よりなるＮｉ基合金粉末を、容器に入五、こｎを１０５
（Ｊ−１２２５℃、押出し比４〜１５で押出すことを特
徴とする超塑性鍛造用Ｎ１基合金の製造方法。
（２）重量％で、Ｃ０，０２〜０．１２％、Ｃｏ５〜１
２％、Ｃｒ７〜９％、Ｗ１０〜１４％、 Ａｌ ４゜５
〜５．５ ％、 ’ｒｉ０．１〜１．５％、Ｔａ３〜５
％、Ｈｆ ０．３〜１．３％、 Ｂ０．ＯＵ５〜０．０
１８％、Ｚｒ ０．０１〜０．１５％を含み、残部は実
質的にＮｉよりなるＮｉ基合金粉末を容器に入れ、１０
２５〜１２５０℃、８００〜２０００気圧下で３０〜２
００分高温茜圧処理し、て同化させた後、１０５０〜１
２２５℃、押出し比４〜１５で押出すことを特徴とする
超塑性鍛造用Ｎｉ基合金の製造方法にある。
２％、Ｃｒ７〜９％、Ｗ１０〜１４％、 Ａｌ ４゜５
〜５．５ ％、 ’ｒｉ０．１〜１．５％、Ｔａ３〜５
％、Ｈｆ ０．３〜１．３％、 Ｂ０．ＯＵ５〜０．０
１８％、Ｚｒ ０．０１〜０．１５％を含み、残部は実
質的にＮｉよりなるＮｉ基合金粉末を容器に入れ、１０
２５〜１２５０℃、８００〜２０００気圧下で３０〜２
００分高温茜圧処理し、て同化させた後、１０５０〜１
２２５℃、押出し比４〜１５で押出すことを特徴とする
超塑性鍛造用Ｎｉ基合金の製造方法にある。
本発明のＮｉ基合金の組成元素の作用ならびにその含有
片の限定理由は次の辿りである。
片の限定理由は次の辿りである。
Ｃは粒界を強化する作用をし、押出加工時の粒界での割
れを抑制する作用をするっこの効果を得るにけＣｉが０
．０２重重量％以下単に係と記載する）以上必要である
。しかし、その量が０．１２係を超えると合金全体が脆
化し、押出加工時に割ｎを発生し易くなって、微細粒組
織が得られなくなるので、Ｃ量は０．０２〜０．１２％
であることが必要である。
れを抑制する作用をするっこの効果を得るにけＣｉが０
．０２重重量％以下単に係と記載する）以上必要である
。しかし、その量が０．１２係を超えると合金全体が脆
化し、押出加工時に割ｎを発生し易くなって、微細粒組
織が得られなくなるので、Ｃ量は０．０２〜０．１２％
であることが必要である。
ＣＯは合金の延性を増加させ、押出加工時の割れを抑制
する作用をする。この効果を得るには５％以上必要であ
る。しかしその量が１２％を超えると有害析出物を生じ
て押出加工時に割れを発生し、易くなるので、Ｃｏ１１
は５〜１２％であることが必要である。
する作用をする。この効果を得るには５％以上必要であ
る。しかしその量が１２％を超えると有害析出物を生じ
て押出加工時に割れを発生し、易くなるので、Ｃｏ１１
は５〜１２％であることが必要である。
Ｃｒは合金を軟化させ、押出加工を容易にする作用をす
る。その量が７％より少いとその効果が十分でなく、９
％を超えると合金中に／グマ相などの有害相が生じ、押
出加工時に割ｎが生ずる原因となるので、Ｃｒｉは７〜
９％であることが必要である。
る。その量が７％より少いとその効果が十分でなく、９
％を超えると合金中に／グマ相などの有害相が生じ、押
出加工時に割ｎが生ずる原因となるので、Ｃｒｉは７〜
９％であることが必要である。
Ｗけ結晶粒の微細化に極めて有効である２、その量が１
０％より少いとその効果が十分でなく、１４％を超える
とアルファＷ相やミニー相などの有害相が生成し、押出
加工時に割れが生じ易くなるので、Ｗ量は１０〜１４％
であることが必要である。
０％より少いとその効果が十分でなく、１４％を超える
とアルファＷ相やミニー相などの有害相が生成し、押出
加工時に割れが生じ易くなるので、Ｗ量は１０〜１４％
であることが必要である。
Ａ１はガンマプライム相を生成する作用をする。
押出加工により結晶粒を微細にするには、十分な量のガ
ンマプライム相が生成していつことが必要である。その
ためには４．５％以上のＡｌＭが必要である。しかし、
その址が５．５％を超えるとカンマプライム相の量が加
剰となって押出加工に必要な圧力が高くなりすぎるので
、Ａ１社は４．５〜５．５％であることが必要である。
ンマプライム相が生成していつことが必要である。その
ためには４．５％以上のＡｌＭが必要である。しかし、
その址が５．５％を超えるとカンマプライム相の量が加
剰となって押出加工に必要な圧力が高くなりすぎるので
、Ａ１社は４．５〜５．５％であることが必要である。
ＴｉはＡｌと共にガンマプライム相を生成し、押出加工
時の結晶粒微細化を促進する作用をする。
時の結晶粒微細化を促進する作用をする。
その量が０．１％より少いと十分な効果が得られなく、
１．５％を超えるとイータ相を生成して押出加工時に割
れを生じ易くなるので、 Ｔｉ針は０．１〜１．５％で
あることが必要で心る。
１．５％を超えるとイータ相を生成して押出加工時に割
れを生じ易くなるので、 Ｔｉ針は０．１〜１．５％で
あることが必要で心る。
ＴａはＷと同様に押出加工時結晶粒を微細化する作用を
する。その量が３％より少いとその効果が十分でなく、
５％を超えるとガンマプライム相が多量に生じて押出加
工に必要な圧力が高くなりすぎるので、Ｔａ１ｌは３〜
５％であることが必要である。
する。その量が３％より少いとその効果が十分でなく、
５％を超えるとガンマプライム相が多量に生じて押出加
工に必要な圧力が高くなりすぎるので、Ｔａ１ｌは３〜
５％であることが必要である。
Ｈｆは押出加工時の粒界での割れを抑制する作用をする
。その荒が０．３％より少いとその効果が十分でなく、
１．３％を超えると有害相を生成して押出加工時の割れ
の原因となるので、Ｈｆ量は０．３〜１．３％であるこ
とが必要である。
。その荒が０．３％より少いとその効果が十分でなく、
１．３％を超えると有害相を生成して押出加工時の割れ
の原因となるので、Ｈｆ量は０．３〜１．３％であるこ
とが必要である。
ＢはＣと同様に押出加工時の粒界での割れを抑制する作
用をする。その量が０．００５％より少いとその効果が
十分でなく、０．０１８％を超えると合金の融点が低下
して押出加工時に部分溶融を生じ割れを発生するので、
Ｂｉは０．００５〜０、ｔｌ１８％であることが必要で
ある。
用をする。その量が０．００５％より少いとその効果が
十分でなく、０．０１８％を超えると合金の融点が低下
して押出加工時に部分溶融を生じ割れを発生するので、
Ｂｉは０．００５〜０、ｔｌ１８％であることが必要で
ある。
ＺｒＶｉＣとＢと同様に粒界強化斃素として作用し、押
出加工時の割れを防止する。その量が０．０１％より少
いとその効果が十分でなく、０．１５係を超えると有害
相を生じ、押出加工時の割れを助長するので、Ｚｒ量は
０．０１〜０．１５％であることが必要である。
出加工時の割れを防止する。その量が０．０１％より少
いとその効果が十分でなく、０．１５係を超えると有害
相を生じ、押出加工時の割れを助長するので、Ｚｒ量は
０．０１〜０．１５％であることが必要である。
次に本発明の合金の製造方法について述べる。
その製造方法は前記したように２種の方法によって行う
ことができる。
ことができる。
第１の方法は、本発明の合金粉末を容器に入れて押出す
方法である。この際の押出温度と押出し比が特に重要で
ある。押出温度は１０５０〜１２２５℃、押出し比は４
〜１５の範囲が最も好着しい。押出温度が１０５（ＪＣ
より低いと押出しによって割れが生じ、実用的な超塑性
鍛造用Ｎｉ基合金が得られない。その温度が１２２５ｃ
を超えると結晶粒の微細化が不十分となり、超塑性変形
抵抗が小きくならない。押出し、比が４より小さいと結
晶粒の微細化が不十分で超塑性変形抵抗が小♂くならな
く、１５より太きいと押出し、ができなくなる。
方法である。この際の押出温度と押出し比が特に重要で
ある。押出温度は１０５０〜１２２５℃、押出し比は４
〜１５の範囲が最も好着しい。押出温度が１０５（ＪＣ
より低いと押出しによって割れが生じ、実用的な超塑性
鍛造用Ｎｉ基合金が得られない。その温度が１２２５ｃ
を超えると結晶粒の微細化が不十分となり、超塑性変形
抵抗が小きくならない。押出し、比が４より小さいと結
晶粒の微細化が不十分で超塑性変形抵抗が小♂くならな
く、１５より太きいと押出し、ができなくなる。
第２の方法は押出処理に先立って潤湿高圧処理（ＨＩ
Ｐ処理ンを行う方法である。このＨＩＰ処理は超塑性変
形抵抗の低下には直接結びつかないが、粉末が焼結する
ため、その後の押出加工の操作が容易となる利点がある
。
Ｐ処理ンを行う方法である。このＨＩＰ処理は超塑性変
形抵抗の低下には直接結びつかないが、粉末が焼結する
ため、その後の押出加工の操作が容易となる利点がある
。
例えば、押出用の容器に挿入する際減圧処理や封入処理
が必要となくなり、作業性が向上する。ＨＩＰ処理の条
件は、温度１０２５−１２５０Ｃ’。
が必要となくなり、作業性が向上する。ＨＩＰ処理の条
件は、温度１０２５−１２５０Ｃ’。
圧力８００〜２０００気圧、時間３０〜２００分である
ことが適当である。処理温度が１０２５Ｃ未満であると
粉末が十分焼結せず、１２５０Ｃ’を超えると合金が一
部溶融して有害組織を生成し押出加工時に割れを生ずる
原因となる。処理圧力が８００気圧未満では粉末が十分
焼結せず、２０００気圧を超えるとそれに相当する高圧
装置を必要とし、実質的に不利である。また、処理時間
が３０分未満では、粉末が十分焼結せず、２００分を超
えると生産能率を下げる結果となる。
ことが適当である。処理温度が１０２５Ｃ未満であると
粉末が十分焼結せず、１２５０Ｃ’を超えると合金が一
部溶融して有害組織を生成し押出加工時に割れを生ずる
原因となる。処理圧力が８００気圧未満では粉末が十分
焼結せず、２０００気圧を超えるとそれに相当する高圧
装置を必要とし、実質的に不利である。また、処理時間
が３０分未満では、粉末が十分焼結せず、２００分を超
えると生産能率を下げる結果となる。
押出温度は１（Ｊ５０〜１２２５Ｇ、押出し比は４〜１
５の範囲とする。それらの理由は前記と同様である。
５の範囲とする。それらの理由は前記と同様である。
実施例
本発明の合金と既存のｋｎｅ ９５及びＭｅｒ１７６を
表１に示す条件で製造した。その結果は表１に示す通り
であった。なお、表１中の超塑性変形抵抗値は、引張試
験片（平行部属径３．５１１１１１１、平行部長さ２０
ｆｉｌ）を用いて、１０５０Ｃにて、１．２５１１１１
１／分の速度で引張変形させたときの値である。
表１に示す条件で製造した。その結果は表１に示す通り
であった。なお、表１中の超塑性変形抵抗値は、引張試
験片（平行部属径３．５１１１１１１、平行部長さ２０
ｆｉｌ）を用いて、１０５０Ｃにて、１．２５１１１１
１／分の速度で引張変形させたときの値である。
この結果が示すように、本発明合金を本発明の方法を作
ったものは、結晶粒径が２〜３ミクロンで、既存Ｒｅｎ
ｅ９５あるいけＭｅｒ１７６の結晶粒土ずることなく、
結晶粒径を極めて微細なものとなし得、また超塑性変形
抵抗が小さく、大型製品や複雑形状品を鍛造し得らｎる
優れた特性を有する。
ったものは、結晶粒径が２〜３ミクロンで、既存Ｒｅｎ
ｅ９５あるいけＭｅｒ１７６の結晶粒土ずることなく、
結晶粒径を極めて微細なものとなし得、また超塑性変形
抵抗が小さく、大型製品や複雑形状品を鍛造し得らｎる
優れた特性を有する。
特許出願人 科学技術庁金属材料技術研究所長中 川
龍 −
龍 −
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 重量％で、Ｃ０．０２〜０．１２％、Ｃｏ５〜１２％、
Ｃｒ７〜９％、Ｗ１０〜１４％、Ａｌ４．５〜５．５％
、Ｔｉ０．１〜１．５％、Ｔａ３〜５％、Ｈｆ０．３〜
１．３％、Ｂ０．００５〜０．０１８％、Ｚｒ０．０１
〜０、１５％を含み、残部は実質的にＮｉよりなる超塑
性鍛造用Ｎｉ基合金。 （２）重量％で、Ｃ０．０２〜０．１２％、Ｃｏ５〜１
２％、Ｃｒ７〜９％、Ｗ１０〜１４％、Ａｌ４．５〜５
．５％、Ｔｉ０．１〜１．５％、Ｔａ３〜５％、Ｈｆ０
．３〜１．３％、Ｂ０．００５〜０．０１８％、Ｚｒ０
．０１〜０．１５％を含み、残部は実質的にＮｉよりな
るＮｉ基合金粉末を、容器に入れ、これを１０５０〜１
２２５℃、押出し比４〜１５で押出すことを特徴とする
超塑性鍛造用Ｎｉ基合金の製造方法。 （３）重量％で、Ｃ０．０２〜０．１２％、Ｃｏ５〜１
２％、Ｃｒ７〜９％、Ｗ１０〜１４％、Ａｌ４．５〜５
．５％、Ｔｉ０．１〜１．５％、Ｔａ３〜５％、Ｈｆ０
．３〜１．３％、Ｂ０．００５〜０．０１８％、Ｚｒ０
．０１〜０．１５％を含み、残部は実質的にＮｉよりな
るＮｉ基合金粉末を容器に入れ、１０２５〜１２５０℃
、８００〜２０００気圧下で３０〜２００分高温高圧処
理して焼結させた後、１０５０〜１２２５℃押出し比４
〜１５で押出すことを特徴とする超塑性鍛造用Ｎｉ基合
金の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19259184A JPS6173851A (ja) | 1984-09-17 | 1984-09-17 | 超塑性鍛造用Ｎｉ基合金及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19259184A JPS6173851A (ja) | 1984-09-17 | 1984-09-17 | 超塑性鍛造用Ｎｉ基合金及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6173851A true JPS6173851A (ja) | 1986-04-16 |
| JPS6221856B2 JPS6221856B2 (ja) | 1987-05-14 |
Family
ID=16293820
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19259184A Granted JPS6173851A (ja) | 1984-09-17 | 1984-09-17 | 超塑性鍛造用Ｎｉ基合金及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6173851A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62211333A (ja) * | 1986-03-10 | 1987-09-17 | Kobe Steel Ltd | 粉末製Ｎｉ基超耐熱合金の鍛造方法 |
| US7052119B2 (en) | 2002-08-23 | 2006-05-30 | Seiko Epson Corporation | Liquid ejection head, and method of manufacturing the same |
-
1984
- 1984-09-17 JP JP19259184A patent/JPS6173851A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62211333A (ja) * | 1986-03-10 | 1987-09-17 | Kobe Steel Ltd | 粉末製Ｎｉ基超耐熱合金の鍛造方法 |
| US7052119B2 (en) | 2002-08-23 | 2006-05-30 | Seiko Epson Corporation | Liquid ejection head, and method of manufacturing the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6221856B2 (ja) | 1987-05-14 |
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