JPS62207563A - 分散強化型合金の製造装置 - 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〕 この発明は、母材に金属酸化物の粒子を均一に分散させ
る分散強化型合金の製造装置に関する。

〔従来の技術〕

母相の合金中に、微細な金属酸化物相を均一に分散させ
るととＫよシ、合金の耐熱性、耐酸化性及び耐クリープ
強度を向上させた合金を分散強化型（ＯＤＳ：０ｘｉｄ
ｅ　Ｄｌｓｐ＠ｒｓｉｏｎ　Ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄ
）合金という。この分散強化型合金には１例えば、Ｎｉ
母相中に微細なＴｈＯ、を分散させたＴ　Ｄ−Ｎｉ合金
等がある。この分散強化型合金は、従来、機械的合金化
法によシ製造されている。第３図は機械的合金化法によ
る分散強化型合金を製造する場合の工程図である。この
方法においては、先ず、母相の合金組成になるように調
整した数種類の金属粉末と、母相に分散させる金属酸化
物の粒子とを鋼球３と共に水冷タンク１内に装入する。

水冷タンク１内では、攪拌羽根２を回転させることＫよ
如鋼球３が高速で衝突する。

これによシ、金属粉末と金属酸化物粉末とが変形、圧着
及び粉砕を繰返し、金属酸化物粉末が均一に分散した複
合粉末５となる。この操作中、水冷タンク１内は不活性
ガス雰囲気に保たれている。次に、この複合粉末５を鋼
製の缶４に封入し、真空排気した後、熱間押出工程６に
供給する。熱間押出工程６では、先ず、複合粉末５が装
入された缶４を加熱容器７に装入して誘導加熱によシ複
金粉末５を加熱することによって、この複合粉末５を合
金化させる。その後、この合金をダイス８を用いて任意
の形状に押出す。

なお、押出し前の加熱中に、複合粉末５が拡散によシ完
全な合金粉末になるように、複合粉末５を十分に加熱す
る必要がある。また、熱間圧延工程９の条件設定との関
連で決定される。熱間押出工程６及び熱間圧延工程９が
終了すると、熱処理工程１θを経て、適宜の加工を施す
ことによシ分散強化型合金の製品を得ることができる。

分散強化型合金の製造方法としては、この機械的合金化
法以外に、選択還元法、部分酸化法及び内部酸化法があ
るが、これらは工業的規模での製造が困難であるとか、
金属酸化物の均一分散が困難であるという欠点がある。

このため、分散強化型合金の製造方法としては、従来、
機械的合金化法が最も優れたものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、この機械的合金化法は、母相成分の金属
粉末を予め準備する必要があり、また、工程が非常に複
雑なため、分散強化型合金を製造するために多大の時間
及び多大のエネルギを必要とするという問題点を有する
。

この発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであって、
分散相を均一に分散させた分散強化型合金を、簡単に製
造することができ、分散強化型合金を製造するために必
要な時間及びエネルギを低減することができる分散強化
型合金の製造装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る分散強化型合金の製造装置は、溶湯を収
容する容器と、前記容器の底壁に設けられ溶湯が通流す
るノズルと、ノズルを通流する溶湯に冷媒体及び金属酸
化物粒子を添加してその混合流を形成する混合手段と、
前記ノズルからの混合流が注入される鋳型と、この鋳型
を減圧下に保持する減圧槽と、を有し、前記混合流を減
圧槽内に注入することによって溶湯を微細粒滴化すると
共に金属酸化物を分散させることを特徴とする。

以下、添付の図面を参照して、この発明の実施例につい
て具体的に説明する。

第１図はこの発明の第１の実施例に係る分散強化型合金
の製造装置を示す。取鍋１１内には溶湯１２が収容され
ておシ、この取＠１ノ丹には筒状の注湯用ノズル１３が
取付けられている。

ノズル１３の下端は減圧槽１４の上板に嵌め込まれてお
り、ノズル１３を介して取鍋１ノと減圧槽１４とが連結
されている。減圧槽１４内には鋳型１５が設置されてお
シ、減圧槽１４は真空ポンプ等の排気手段（図示せず）
により減圧されている。また、鋳型１５は駆動装置１９
により垂直軸の回りに回転運動をするようになっている
。

取鍋１１内には、円筒状で耐火物製のストンパ１６が昇
降装置７７により昇降可能に設置されておシ、ストツノ
９１６が降下してノズル１３を閉塞することによｐ取＠
１１内の溶湯１２の流出が阻止されるようＫなっている
。一方、ストツノ母１６が上昇、すると、取鍋１１内の
溶湯１２がノズル１３を介して減圧槽１４に注入され、
そのストッパ１６の位置を調節することによシ溶湯１２
の注入量が調節されるようになっている。ストツノぐ１
６には、その横断面のほぼ中央に長手方向に延びる冷媒
体通流孔１８が形成されている。この冷媒体通流孔１８
には、ノ々イブ２０を介して冷媒体の供給源（図示せず
）が連結されている。従って、ノズル１３を通流する溶
湯１２に、冷媒体を吹込むことができ、これによシ溶湯
１２の注入流に冷媒体を混合することができる。冷媒体
としては、Ａｒ等の不活性ガスを使用すればよく、また
、冷却を強化したい場合には蒸発熱及び分解熱を生じる
流体を使用することができる。このような流体としては
、通常、液化炭化水素（液化ノロノｆン、液化メタン、
トルエン等）及びアルコール等があるが、蒸発熱、分解
熱又は顕熱により液滴を冷却する能力を持つものであれ
ば、液体、気体を問わず使用することができる。

・母イブ２０の適所には、金属酸化物粒子を貯留したホ
ッパ（図示せず）が配設されておシ、このホッノ４から
金属酸化物粒子を切シ出すことにより、この金属酸化物
粒子がパイプ２０を通流する冷媒体に供給されるように
なっている。

従って、金属酸化物粒子が、冷媒体をキャリアとして溶
湯１２の注入流に添加される。

このように構成された装置においては、先ず、パイプ２
θを介して冷媒体通流孔１８に冷媒体２１を供給しつつ
ストツノ９１６を上昇させると、取鍋１ノ内の溶湯１２
はノズル１３を介して減圧槽１４内に注入され、冷媒体
は冷媒体通流孔１８の下端から、ノズル１３を通流して
いる溶湯１２中に吹込まれ、冷媒体が溶湯１２に混合さ
れる。溶湯１２に吹込まれて混合された冷媒体２１は、
減圧槽１４内で急速に蒸発し膨張することにより、溶湯
１２を微細な液滴２２にする。この微細液滴２２は、冷
媒体の蒸発潜熱、分解熱及び顕熱により急速に冷却され
て半溶融状態となシ鋳型１５に鋳込まれる。この鋳型１
５は、液滴２２が均一に鋳込まれるようＫ。

駆動装置１９により垂直軸の回シに回転運動をしている
。半溶融金属２３は、鋳型１５内で固液共存相が均一に
存在する状態で鋳型１５により冷却されて凝固する＠ 一方、ホッパからは、金属酸化物の粒子が一定速度で切
シ出され、パイプ２０を通流する冷却媒体中に添加され
る。そうすると、添加された金属酸化物の粒子は、減圧
チャンバー１４内で半溶融状態の液滴２２により鋳ぐる
まれた状態で落下し、半溶融金属２３内に均一に分散す
る。この半溶融金属２３は、鋳型１５によシ冷却されて
金属酸化物が均一に分散した分散強化型合金の鋳塊２４
となる。この鋳塊２４に熱間圧延及び熱処理を施すこと
によシ、任意形状の分散強化型合金の製品を製造するこ
とができる。

なお、ここでは、溶融金属の容器として取鍋を用いたが
、取鍋に限らずタンティッシュ等、他の容器を配置する
こともできる。

また、注入流に冷媒体金属酸化物粒子を吹込む方法とし
ては、耐火物製ランスを溶融金属中に浸漬し、このラン
スを介して冷媒体を吹込むことも考えられる。

次に、この発明の第２の実施例について、第２図を参照
して説明する。第２図において、第１図と同一物には同
一符号を付して説明を省略する。取鍋１ノと減圧槽１４
とを連結する溶湯注入用ノズル２５には、その外周から
内周へ貫通する複数の冷媒体通流孔２６が設けられてい
る。ノズル２５の周囲はハウジング２７で取囲まれてお
り、冷媒体供給源（図示せず）に連結されたパイプ２８
がハウジング２７内に連通している。また、パイプ２８
には、金属酸化物粒子を貯留したホッパ（図示せず）が
、配設されておシ、このパイプ２８を通流する冷媒体中
に金属酸化物粒子を供給するようになっている。

従って、ノズル２５を通流する溶湯１２に、ノズル２５
に設けられた冷媒体通流孔２６から冷媒体及び金属酸化
物粒子を吹込むことＫよシ、溶湯１２に冷媒体及び金属
酸化物粒子を混合することができる。また、鋳型１５は
、駆動装置２９によシ水平方向３ｏに往復運動すること
ができるようになっている。

このように構成された装置においては、先ず、パイプ２
８及びハウジング２７を介して冷媒体通流孔２６に冷媒
体２１を供給しつつストッパ１６を上昇させると、取鍋
１ノ内の溶湯１２はノズル２５を介して減圧槽１４内に
注入され、冷媒体２ノはノズル２５に設けられた冷媒体
通流孔２６から、ノズル２５を通流している溶湯１２中
に吹込まれ、冷媒体２１が溶湯１２に混合される。溶湯
１２に吹込まれて混合された冷媒体２１は、減圧槽１４
内で急速に蒸発し膨張することＫより、溶湯１２を微細
な液滴２２にする。この微細液滴２２は、冷媒体２１の
蒸発潜熱、分解熱及び潜熱によシ急速に冷却されてｌＯ
− 半溶融状態となυ、鋳型１５に鋳込まれる。このとき、
鋳型１５は、液滴２２が均一に鋳込まれるように、駆動
装置２９により水平方向３０に往復運動をして騒る。半
溶融金属２３は、鋳型１５内で固液共存相が均一に存在
する状態で鋳型１５によシ冷却されて凝固する。従って
、第１の実施例と同様に金属酸化物粒子を冷媒体にキャ
リアさせて溶湯に添加すれば、容易に分散強化型合金を
得ることができる。

次にこの発明により分散強化型合金を製造した製造試験
結果の一例について述べる。

真空誘導溶解炉で溶製した（：ｒ；２０重量％、Ｔｌ：
０．５重量％、ｈｔ：　０．０３重量％、Ｃ；０．０５
重量％のＮ１基合金を用い第１の実施例に示した装置で
ｙ、ｏ、　：　０．６　Ｗｔ　％の酸化物粒子を添加し
た。

製造条件は、溶融金属量を約５０ゆ、溶融金属注入ノズ
ル径を１０ｍφとし、冷媒体は液化プロ・ぐンを用い、
流量を１．５　Ｎ１１分に設定し、減圧槽内の真空度は
８０　Ｔｏｒｒとして、４５秒間鋳造した。鋳型は、内
径が２００ｗφで、鋳造中、２０　ｒｐｍの速度で回転
させた。

このような条件で製造した鋳塊を長手方向に切断して、
その断面の組織観察をした。その結果、酸化物粒子が均
一に分布した分散強化型合金を製造することができた。

〔発明の効果〕

この発明によれば、溶融金属合金の液滴を生成し、この
液滴を鋳型内に滴下すると共に、冷却媒体中に金属酸化
物粒子を供給するという手段で、分散相が均一に分散し
た分散型強化合金を簡単に製造することができる。この
ため、この発明は、従来よりも、分散強化型合金を製造
するために必要な時間及びエネルギを節約することがで
きる。

また、この発明によれば、分散強化型合金の製造以外に
複合金属材の製造も可能であることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１の実施例に係る分散強化型合金
の製造装置を示す縦断面図、第２図は同じくその第２の
実施例を示す縦断面図、第３図は従来の分散強化型合金
の製造工程を示す図である。 １１・・・取鍋、１２・・・溶湯、１３．２５・・・ノ
ズル、１４・・・減圧槽、１５・・・鋳型、１６・・・
ストン・臂、１７・・・昇降装置、１８．２６・・・冷
媒体通流孔、２２・・・液滴、２３・・・半溶融金属、
２４・・・鋳塊Ｏ 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 溶湯を収容する容器と、前記容器の底壁に設けられ溶湯
   が通流するノズルと、ノズルを通流する溶湯に冷媒体及
   び金属酸化物粒子を添加してその混合流を形成する混合
   手段と、前記ノズルからの混合流が注入される鋳型と、
   この鋳型を減圧下に保持する減圧槽と、を有し、前記混
   合流を減圧槽内に注入することによって溶湯を微細粒滴
   化すると共に金属酸化物を分散させることを特徴とする
   分散強化型合金の製造方法。