JPS62107003A - 難加工材の改質成形法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ニッケル基あるいはチタン基等の合金からな
る難加工材を改質成形する方法に関するものである。

［従来の技術］ ニッケル基あるいはチタン基合金等の難加工材を所望形
状に成形する方法としては、従来、それらの合金からな
る金属粉末をＨＩＰＣ熱間静水圧成形）した後、熱間押
出しを行い、さらに恒温鍛造を行うことにより成形する
方法、あるいは丘記金属粉末をＨＩＰ、恒温鍛造を経て
成形する方法などが用いられ、目的とする製品形状の寸
法が大きくなると、熱間押出し機も巨大なものが必要に
なるため、後者の方法が利用されている。

しかしながら、後者の方法では、例えば丸棒状の素材を
変形させて平板状のジェットエンジン用ディスクなどを
製作する場合に、その素材の外表面に近いところは大き
なひずみを受けることになるが、中心軸近傍のひずみ量
は比較的小さく、鍛造によるＰ　Ｐ　Ｂ　（Ｐｒｉｏｒ
　ｐａｒｔｉｃｌｅ　ｂｏｕｎｄａｒｙ）　ｃ７）粉砕
等の鍛錬効果が現われないなどの欠点を持っている。

即ち、このような材料を成形する場合に、全体的に均一
に変形させると均質的な性質を持たせることができるが
、部分的に変形量が相違すると、その成形後に全体を均
一な温度に加熱して特定の性質を発現させようとする場
合などに、加工の履歴によって発現する性質が部分的に
相違するという問題がある。

また、上述したような材料は、ｍ造によって過酷な条件
で加工すると品質が改良されるが、中心軸近傍のように
変形量が少ない部分ではその改良が不十分になることは
明らかである。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明の目的は、ニッケル基やチタン基合金の鍛造成形
において、所要の目的形状を得るのみならず、製品にお
ける各部の特性を制御するために、そのひずみ場を部分
的に制御可能にすることにある。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するため１本発明の改質成形法は、ニッ
ケル基あるいはチタン基合金等からなる難加工材で、予
め押出しまたは圧延等により必要量のひずみを怪えた材
料を芯材とし、その周囲に難加工材の合金粉末を充填し
て、ＨＩＰを行い、それをビレットまたはプリフォーム
として鍛造することにより、ひずみ量を制御した成形品
を得ることを特徴とするものである。

図面を参照して本発明の方法をさらに具体的に説明する
と、第１図は本発明の方法により芯材ｌ及びその周囲に
充填した合金粉末２をＨＩＰにより成形する状態を示し
ている。

芯材ｌは、ニッケル基あるいはチタン基合金等からなる
難加工材で、予め押出しまたは圧延等により必要量のひ
ずみを与えたものを使用し１例えば成形品が軸対称の形
状を有する場合には、丸棒状の押出し材が適している。

このような押出し材は、その径が成形品に比して充分に
小さいことから、比較的容易に熱間押出し成形して得ら
れるものである。成形品が軸対称でない場合には、一般
的に、押出しまたは圧延、その他何らかの手段で必要な
予加工がかえられた適宜形状の材料を使用することにな
る。

成形に際しては、ケーシング３内に上記芯材ｌを配置す
ると共に、その周囲に合金粉末２を充填するが、上記芯
材１は必ずしもケーシング３内の中心に配置するとは限
らず、後述するように、成形品の形状に応じて適切な位
置が選択される。また、芯材ｌと合金粉末２は、一般的
には同じ材料を用いるが、成形に際して相互に接合一体
化する材料であれば、異種材料であってもよく、これに
よって材料を複合化した成形品を得ることができる。

ケーシング３内に丘記芯材ｌ及び合金粉末２を充填した
後、ＨＩＰを行うが、ＨＩＰ条件自体は従来から一般的
に使用されている条件と格別相違するものではない、こ
のＨＩＰにより芯材ｌ及び合金粉末２が一体化され、鍛
造用の成形材として所要形状に成形される。

次に、上記ＨＩＰによって得られた成形材をビレットま
たはプリフォームとして、所要の形状に鍛造成形を行う
、第２図は、中心縁立を境にして、左半に鍛造前の状態
を示し、右手に鍛造後の状態を示している。なお１図中
、ｌＯは鍛造用の型、ｌｌは鍛造前のＨＩＰ成形材、１
２は鍛造後の成形品を示している。

この鍛造成形時には、上記成形材１１にひずみがダーえ
られるが、そのひずみ量は一般に材料の周辺部において
大きく、これに対し成形材１１の中心部分には比較的ひ
ずみの小さな部分が存在する。材料中における上記ひず
みにの大きさの分布状態は、成形材１１と最終成形品の
形状の相互関係、成形する材料の性質等により決まるこ
とになるが。

その分布状態は実験的に容易に確認することができる。

従って、前述したケーシング３内における芯材ｌの配設
位置、あるいはその芯材ｌに対して予め与えておくひず
み量は、この分布状態を参照しながら決定すればよい。

成形品が軸対称の単純な形状を有する場合を例にして説
明すると、そのような軸対称形状では。

第２図において成形品１２に付した材料の流れを示す曲
線からもわかるように、鍛造により材料が半径方向に伸
長するとき１通常、軸中心近傍でのひずみ量は小さく、
材料の周辺部のひずみ量は大ぎくなる。

そこで、この周辺部のひずみに相当するものを、予め芯
材ｌに対して押出しや圧延等により与えておくことによ
り、例えば全体的に均一に近いひずみ量を受けた成形品
を得ることができ、その後の熱処理により各部の材料特
性がほぼ均、−な製品を得ることができる。

成形に際し予め芯材ｌに対してかえておくひずみは、上
記鍛造によって得られる最終的な成形品において、全体
的にひずみにが均一になるように考慮することもできる
が、逆に、そのひずみ場を制御して、部分的にひずみ量
を異ならしめた成形品を得ることもできる。

即ち、鍛造によって得られた成形品は１通常、その後の
熱処理で結晶粒を大きくするが、その際に、製品の種類
、用途によっては、結晶粒が全体的にほぼ均一であるこ
とが要求される場合もあれば１部分・的に相違すること
が要求される場合もある。この結晶粒の大きさは、成形
品に与えられた加工度即ちひずみ量によって左右され、
従って。

芯材ｌに対して予め与えておく加工度と、上記鍛造によ
って芯材及びその周囲の合金粉末を結合した部分に与え
る加工度を調整することにより、材料の特性を制御した
製品を得ることができる。

また、上記芯材ｌに対して与えておくひずみは、鍛造に
より材料の中心部分に与えることが困難なひずみを予め
与えておき、それによって材料の中心部分の品質を改良
するためにも有効である。

［発明の効果］ 本発明の成形法によれば、ｆＩ９造において制御するこ
との困難な中心軸近傍の材料のひずみ量を制御でき、そ
れによって材料の特性を制御した製品を得ることが可能
となる。

また、本発明によれば、ニッケル基、チタン基合金等の
主要な用途であるジェットエンジンの軸対称部品の成形
時において、その中心軸近傍のひずみ量の制御が比較的
容易となり、従来技術では困難であった中心軸近傍をも
含めた組織制御を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づいてＨＩＰを行う状態を示す断面
図、第２図は上記ＨＩＰによって得られた成形材を鍛造
する状態を示す断面図で、左半ば鍛造前、有半は鍛造後
を示している。 ｌ・Φ芯材、　　　２１１・合金粉末、１１・・ＨＩＰ
による成形材、 １２争番成形品。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、ニッケル基あるいはチタン基合金等からなる難加工
   材で、予め押出しまたは圧延等により必要量のひずみを
   与えた材料を芯材とし、その周囲に難加工材の合金粉末
   を充填して、熱間静水圧成形を行い、それをビレットま
   たはプリフォームとして鍛造することにより、ひずみ量
   を制御した成形品を得ることを特徴とする難加工材の改
   質成形法。