JPS62275561A - 耐高温酸化性および熱間加工性にすぐれた複合材の製造法 - 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】 ３、発明の詳細な説明 〈産業上の利用分野〉 この発明は耐高温酸化性および熱間加工性にすぐれた複
合材の製造法に関するものである。

〈従来の技術とその問題点〉 ｉ４高温酸化性材料としてはＮｉ　−Ｃｒ系合金やＣｏ
　−Ｃｒ系合金がよく知られている。

ま１ζ、これらの合金に希土類元素（以下ＲＥＶという
〉を添加すると、さらに耐高温酸化性が向上することが
知られている。

（なお、この発明で希土類元素とは１．ａ、　ｃｅ、Ｙ
などのことである。） しかしながら、ＲＥＭは非常に高価な元素である１ζめ
、ＲＥＭ添加合金は効果にならざるを得ない。またさら
に、ＲＥＶを添加した合金は熱間加■性の劣化を導くと
いう欠点がある。

一方、ＲＥＭを利用し、低価格で耐高温酸化性を向上さ
せる方法としては、鋳ぐるみ法を利用し、被覆層にＲＥ
Ｍ添加合金、芯材にＲＥＭ無添加合金を用い、ＲＥＭ添
加比率を下げることが考えられる。

しかしながら、上記の方法を用いてもＲＥＶ添加合金は
加工性（例えば熱間押出、熱間鋳造、伸線）の劣化を導
くため、後加工を要する棒鋼、線、板などを得る場合に
はあまり有利な方法ではない。

したがって、従来の技術ではＲＥＶを添加し、耐高Ｇｉ
ｌ化性にすぐれた材料を得るための加工性にすぐれ、か
つ経済性にすぐれた方法が得られなかった。

〈問題点を解決するための手段〉 上述のように、従来技術ではＲＥＶを添加することによ
り得られる耐高温酸化性にすぐれた材料は、非常に高価
であり、かつ加工性が劣化するという問題を有していた
。

そこｐ本発明者らは鋭意検討の結果、従来の複合材に比
べて耐高温酸化性にすぐれ、しかも熱間加工性が劣化し
ない材料を安価に提供するに至ったものである。

即ち、この発明はＣｒを１３％以上含有し、希土類元素
の１種もしくはそれ以上を添加した耐高温酸化性を有す
るＮ１合金またはら合金の溶湯を微細粒子として未凝固
状態で芯材表面上に付着、堆積させた後、凝固させて複
合材の素形状を形成させ、引続き熱間加工、冷間加工あ
るいは熱処理を行なうことを特徴とする耐高温酸化性お
よび熱間加工性にすぐれた複合材の製造法であり、要す
るにこの発明は耐高温酸化性を向上させる目的でＲＥＭ
をＮｉ　　Ｃｒ合金、Ｃｏ　−Ｃｒ合金中に添加し、そ
の溶湯をチャンバー内に取鋼のノズルから流出させ、そ
の溶湯流に不活性ガスの噴流をあて、あるいは溶湯流を
回転する基盤上に落下させて基盤の周辺から遠心力によ
って飛散させる方法等によりＮｉ　−Ｃｒ合金もしくは
Ｃｏ　−Ｃｒ合金を微細滴とし、この微細滴を凝固する
前にチャンバー内にある芯材表面上に到達させ、堆積、
凝固させることによって複合材の素形材を得るのである
。

このようにして得られた素形材に既知の熱間押出、熱間
鍛造、伸線などの加工を施し、耐高温酸化性にすぐれた
棒、腺、板などを得ることができるのである。

〈作用〉 ＲＥＶの入ったＮｉ　−Ｃｒ合金、ら−Ｃｒ合金が最外
層表面部のみを占めているので、材料全体としてＲＥＭ
の占める割合は小さく、ＲＥＶによるコストアップは小
さい。しかも耐酸化性には十分寄与できるのである。そ
して、さらには溶解鋳造材に比べて組織が均一微細で偏
析を十分小さいので、耐高温酸化性にすぐれ、熱間加工
性に対しては著しい優位性が期待できるのである。

次に、この発明の複合材の製法についてその一例を図面
を参照して説明する。

第１図はこの発明の方法を実施する装置の正面断面図で
ある。

チャンバー１の上部に取ｇ１２を設け、該取鍋２中に所
定の成分のＮ１合金またはら合金の溶ｅＪ３を満たし、
取鍋２の底部のノズル１４から溶湯３を溶湯流４として
チャンバー１内に落下させる。チャンバー１内には不活
性ガスの噴射管９が設けられ、アルゴン、窒素等の不活
性ガス１０が溶湯流４に向って噴流５となって噴射され
るようになっている。

溶湯３は噴射ガスによって微１？Ｉ］粒６に粉砕されて
チャンバー１内に設置された回転する芯材８の表面上に
落下して凝固、堆積することにより複合材が製造される
。

第２図はこの発明の複合材製造法を実施する装置の他の
一例を示す正面断面図である。同図において、第１図と
同一符号を付した個所については第１図と同一の動きで
あるので説明は省略する。

第２図においては、チャンバー１内にモータ１３および
軸１２によって駆動回転する円板１１が設けられており
、溶湯流４は円板１１の上に落下する。そしてこの落下
した溶湯流は回転する円板１１から伝わる遠心力により
円板１１の周辺から微細粒６となって外方に飛ばされる
。

微細粒６は回転する芯材８の表面上に堆積、凝固し、素
形材が製造される。

このようにして得た素形材に熱間押出、ｄ５よび冷間伸
線を施し、複合材棒鋼を製造した。

〈実施例〉 以下、この発明を実施例により詳細に説明する。

実施例１ 上述した第１図の装置によって外径８０＃Ｉφ〈芯材の
高炭素１ｉ１６６ｓ＋φ、表面層７順、クラツド比０．
３２　＞　、長さ５００Ｉ！＃Ｉの素形材を得、次いで
これを１２００℃に加熱し、１８闇φに押出加工し、そ
の後６　ｍｔｎφまで冷間伸線して複合材を得た。

この時のＹ（イツトリウム）添加された表面層の厚さは
約０．５ｍｍである。

なお比較複合材としては市販の複合材を用いた。

この発明の複合材と比較複合材の化学組成は下記第１表
の通りである。

第　　　１　　　表 上表において、比較Ｕ−Ａ、Ｂむよび本発明材ＣはＮｉ
基合金であり、比較材り、Ｅおよび本発明材ＦはＣｏ基
合金である。また、本発明材Ｃ，Ｆの芯材はＹを含まな
い表面層と同組成の合金である。

上記により得た比較材Ａ、８、Ｄ、Ｅと本発明材Ｃ，Ｆ
の耐高温酸化性試験の結果を第３図（ａ）および（ｂ）
に示した。

これらの図から明らかなように、本発明材０１Ｆは表面
部のみＹを含んでいるにも拘らず、Ｙを添加していない
比較材Ａ、Ｄよりも著しく耐高温酸化性がすぐれている
とともに、さらには溶解鋳造法により製造したＹ添加比
軟材Ｂ、Ｅよりも若干耐高温酸化性にすぐれている。

これは本発明材が溶解鋳造法に比べて偏析が小さく、Ｙ
が均一に分散しており、Ｙの酸化性向上に対する寄与が
大きいためである。

実施例２ 第１表に示す本発明材と比較材の熱間引張り試験を行な
い、絞り値を調査することにより熱間加工性の評価を行
なった。その結果は第４図（ａ＞、（ｂ）に示した。こ
れらの図から本発明材Ｃ，ＦはＹ烈添加である比較材Ａ
、Ｄはど加工性はよくないが、溶解鋳造法によりＹを添
加している比較材８、Ｃに比べて絞り値が高く、加工性
にすぐれていることが認められた。

〈発明の効果〉 以上のべたように、この発明で製造された複合材は、同
組成の溶解鋳造法によって製造された材料よりも耐高温
酸化性にすぐれ、しかも低コストで製造できるうえ、熱
間加工性にもすぐれているという利点を有するのである
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の方法を実施するための装置の一例を
示す正面断面図、第２図は同じく装置の他の一例を示す
正面断面図、第３図（ａ）、（ｂ）は耐高温酸化性試験
結果を示す線図、第４図は熱間加工性の試験結果を示す
線図である。 １・・・チャンバー　　２・・・取鋼　　　　　３・・
・溶湯４・・・溶湯流　　　　５・−・不活性ガス噴流
６・・・微細紳　　　　７・・・デポジット　　８・・
・芯材９・・・噴射管　　　　１０・・・不活性ガス１
１・・・回転円板　　　１２・・−軸　　　　１３・・
・モータ１４・・・ノズル

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｃｒを１３％以上含み、希土類元素の１種もしく
   はそれ以上を添加した耐高温酸化性を有するＮｉ合金ま
   たは一合金の溶湯を微細粒子として未凝固状態で芯材表
   面上に付着、堆積させた後、凝固させて複合材の素形材
   を形成させ、引続き熱間加工、冷間加工あるいは熱処理
   を行なうことを特徴とする耐高温酸化性および熱間加工
   性にすぐれた複合材の製造法。
2. （２）耐高温酸化性にすぐれたＮｉ合金またＣｏ合金の
   溶湯を溶湯流とし、該溶湯流に不活性ガスを噴射するか
   、あるいは溶湯流を回転する基盤上に落下させ、基盤の
   周辺から遠心力により飛散させることによって微細粒子
   として堆積させることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の耐高温酸化性および熱間加工性にすぐれた複合
   材の製造法。
3. （３）芯材としてステンレスもしくはＮｉ基合金を用い
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項
   記載の耐高温酸化性および熱間加工性にすぐれた複合材
   の製造法。