JPS6233732A

JPS6233732A - 分散強化型合金の製造装置

Info

Publication number: JPS6233732A
Application number: JP17205985A
Authority: JP
Inventors: Akiya Ozeki; 尾関　昭矢; Hideaki Mizukami; 秀昭水上; Hirotaka Nakagawa; 中川　大隆
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1985-08-05
Filing date: 1985-08-05
Publication date: 1987-02-13

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］母材の合金中に、微細な金属酸化物相を均一に分散させ
ることにより、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（ＯＤ　Ｓ　；　Ｏ
ｘｉｄｃ　Ｄ　１ｓｐｃｒｓｌｏｎ　　Ｓ　Ｉｒｃｎｇ
ｔｈｃｎｃｄ　）合金という。この分散強化型合金には
、例えば、Ｎ−ｉ母相中に微細なＴｈＯ２を分散させた
ＴＤ−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り製造されている。第４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、撹拌羽根２を回転させることによ
り鋼球３が高速で衝突する。これにより、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１夏合粉末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り複合粉末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、；（合扮末５が拡散に
より完全な合金粉末になるように、）（合扮末５を十分
に加熱する必要かある。また、）Ｊ１間押出工程６では
、加熱温度、押出し比及び押出速度は夫々独立した因子
であって、その後の熱間圧延工程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１０を経て、適宜の加工を施すこ
とにより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か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
属粉末を予め章備する必要があり、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。

［問題点を解決するための手段］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。

この発明に係る分散強化型合金の製造装置は、鋳型と、
金属合金の液滴を生成して鋳型内に落下させる液滴生成
手段と、前記液滴生成手段により鋳型内に落下された金
属合金に金属酸化物を供給・　する供給手段と、を有す
ることを特徴とする。液滴生成手段は、適長間隔をおい
て設置された一対の電極と、この電極に通電してアーク
を形成し電極の対向端部を溶融させるアーク形成手段と
、を有するように構成することができる。また、鋳塊を
高周波誘導加熱により溶融させる加熱手段により液滴生
成手段を構成することもできる。更に、液層生成手段は
、金属合金の溶出を収容するタンディツシュと、タンデ
ィツシュの底壁に設けられたノズルと、ノズル内に配設
されタンディツシュ内の溶融金属が流出する複数個の孔
を有する分注部材と、を有するものであってもよい。こ
の場合に、ノズルに、ノズルの開口面積を調節するスト
ッパを配設し、このストッパによりノズルを任意の周期
で開閉することが好ましい。

［実施例］以下、添付図面を参照して、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
金製造装置を示す。鋳型［３は、底付き円筒状をなし、
窒化珪素、窒化ボロンＵＬ＜はハイアルミナ等の耐火物
又は鉄でつくられている。鋳型１３の上方には、製造せ
んとする分散強化型合金の母相合金と同一組成の金属か
らなる一対の電極１１が適長間隔をおいて設置されてい
る。この電極１１に給電することにより、電極１１間に
アーク１２が形成される。また、このアーク１２により
電極１１の対向端部か溶融し、液滴１４となって鋳型１
３に落下する。

一ノｊ、電極１１の１一方には、分散相となる金属酸化
物の粒子ＩＳか貯えられたホッパ１７が設置されている
。ホッパ１７の下方には、金属酸化物の粒子Ｉ８を鋳型
１３内に落下させるガイド部材１９が設置されている。

このように構成された分散強化型合金の製造装置におい
ては、先ず、電極１１間にアーク１２を形成することに
より、電極１１の対向端部か溶融し、液滴１４か落ドす
る。この液滴１４は、電極１１から鋳型１３まての間に
空冷され、半溶融状態で鋳型１３に達し、゛１′−溶融
金属１５の層が形成される。一方、ホッパ１７から、金
属酸化物の拉ｆＩ８が一定速度で切り出され、ガイド部
材１９を介して鋳型１３内の半溶融金属１５に落下する
。そうすると、半溶融金属１５に添加された金属酸化物
の粒子１８は、」ニガから落下する半溶融状態の液滴１
４により鋳ぐるまれた状態で半溶融金属１５内に均一に
分散する。この半溶融金属１５は、鋳型１３により冷却
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１６となる。

この鋳塊１６に熱間圧延及び熱処理を施すことにより、
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、この場合、液層生成手段は、２本以上の消耗電極
を用いてもよいし、一方を消耗電極とし他方を水冷非消
耗電極としてもよい。

第２図は、この発明の第２の実施例に係る分散強化型合
金の製造装置を示す。この、第２実施例で、第１の実施
例と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。鋳
型１３の上方には、製造せんとする分散強化型合金の母
相合金と同一組成の金属からなる円柱状の鋳塊２１がそ
の長手方向を鉛直にして設置されている。鋳塊２１の先
端の回りには、高周波誘導加熱用のコイル２２が設置さ
れ、これにより鋳塊２１の先端を溶融し、生成する液滴
１４を鋳Ｊｆ！！＋３内に落下させるようになっている
。

一方、鋳塊２１の側方には第１の実施例と同様に、金属
酸化物の粒子１８を貯えたホッパ１７が設置され、ホッ
パ１７の直下には、金属酸化物の粒子１８を鋳型１３内
に供給するためガイド部材Ｉ９が設置されている。

このように構成された分散強化型合金の製造装置におい
ては、先ず、コイル２２に給電することにより、鋳塊２
１が高周波誘導加熱され、鋳塊２１の先端部分が溶融し
て液滴１４となって鋳型１３に滴下する。このとき、ホ
ッパ１７から金属酸化物粒１８を鋳型１３内の半／８融
金属１５に落下させると、第１の実施例と同様にして、
金属酸化物の粒子１８が均一に。

分散した分散強化型合金の鋳塊１６を得ることができる
。

第３図は、この発明の第３の実施例に係る分散強化型合
金製造装置を示す。第１及び第２の実施例と同一物には
同一符号を付して説明を省略する。

製造せんとする分散強化型合金の母相合金と同一組成の
溶湯３１を貯留するタンディツシュ３２の底壁には、ノ
ズル３３がその軸方向を垂直にして配設されている。ノ
ズル３３内には、円柱状をなす耐火物製の分注部材３５
が嵌入されている。分注部材３５には、その軸方向に延
長する複数個の孔３４が形成されている。この孔３４を
通流して溶融金属３１がタンディツシュ３２から流出す
ることにより、溶湯３１は液滴となって鋳型１３に注入
される。なお、ノズル３３と分注部材３５は一体のもの
であってもよい。

ストッパ３６は、耐火物製の丸棒状をなし、ノズル３３
の直上に、その長手方向を鉛直にして設置されている。

ストッパ３６は、エアシリンダ又は油圧シリンダ等のシ
リンダ３７のピストン（図示せず）に固定されており、
圧力媒体によりピストンが上下することによって上下動
する。つまり、シリンダ３７によってストッパ３Ｇが上
昇するとノズル３３が開になり、シリンダ３７によって
ストッパ３６が下降するとノズル３３が閉じるようにな
っている。ノズル３３の下方には、鋳型１３が配置され
ている。

一方、タンディツシュ３２の側方には第１及び第２の実
施例と同様に、金属酸化物の粒子１８を貯えたホッパ１
７が設置され、ホッパ１７の下方には、金属酸化物の粒
子Ｉ８を鋳型１３内に供給するためガイド部材１９が設
置されている。

このように構成された分散強化型合金の製造装置におい
ては、先ず、シリンダ３７によってストッパ３６を上下
させ、ノズル３３を開閉する動作を繰返すと、タンディ
ツシュ３２内の溶湯３１は、ノズル３３から分注部伺３
５に設けられた複数個の孔３４を通過し、液滴３９とな
って鋳型１３に滴下する。このとき、ホッパ１７から金
属酸化物の粒子１８を鋳型１３内の半溶融金属１５に落
下させると、第１及び第２の実施例と同様にして、金属
酸化物粒が均一に分散した分散強化型合金の鋳塊１Ｇを
得ることかできる。

［発明の効果］この発明によれば、溶融金属合金の液層を生成し、この
液滴を鋳型内に滴下すると共に、鋳１（２内の半溶融金
属に金属酸化物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ｉ１ｊ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。

【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
の製造装置の模式図、第２図はこの発明の第２の実施例
に係る分散強化型合金の製造装置を示す模式図、第３図
はこの発明の第３の実施例に係る分散強化型合金の製造
装置の模式図、第４図は従来の分散強化型合金の製造方
法の工程図である。１１；電極、１２；アーク、１３：鋳型、１４：液滴、
１５；半溶融金属、１６．２１：鋳塊、１７；ホッパ、
１８；粒子、１９；ガイド部＋４．２２；コイル、３１
；溶融金属、３２；タンディツシュ、３３；ノズル、３
４；孔、３５：分注部伺、３６；ストッパ、３７；シリ
ンダ。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第１図第２図第３図第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）鋳型と、金属合金の液滴を生成して鋳型内に落下
させる液滴生成手段と、前記液滴生成手段により鋳型内
に落下された金属合金に金属酸化物を供給する供給手段
と、を有することを特徴とする分散強化型合金の製造装
置。
（２）液滴生成手段が、適長間隔をおいて設置された一
対の電極と、この電極に通電してアークを形成し電極の
対向端部を溶融させるアーク形成手段と、を有すること
を特徴とする特許請求範囲第１項に記載の分散強化型合
金の製造装置。
（３）液滴生成手段が、鋳塊を高周波誘導加熱により溶
融させる加熱手段を有することを特徴とする特許請求の
範囲第１項に記載の分散強化型合金の製造装置。
（４）液滴生成手段が、金属合金の溶湯を収容するタン
ディッシュと、タンディッシュの底壁に設けられたノズ
ルと、ノズル内に配設されタンディッシュ内の溶融金属
が流出する複数個の孔を有する分注部材と、を有するこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の分散強化
型合金の製造装置。
（５）前記ノズルには、ノズルの開口面積を調節するス
トッパが配設されており、このストッパによりノズルを
任意の周期で開閉することを特徴とする特許請求の範囲
第４項に記載の分散強化型合金の製造装置。