JPS6247113B2 - - Google Patents
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- JPS6247113B2 JPS6247113B2 JP16610079A JP16610079A JPS6247113B2 JP S6247113 B2 JPS6247113 B2 JP S6247113B2 JP 16610079 A JP16610079 A JP 16610079A JP 16610079 A JP16610079 A JP 16610079A JP S6247113 B2 JPS6247113 B2 JP S6247113B2
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- hot isostatic
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Landscapes
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は熱間静水圧プレス成形法（以下HIP法
という）による難接合材の接合方法に関するもの
である。
という）による難接合材の接合方法に関するもの
である。
昔から各種の大型、小型の構造物や部品を製作
するのにあつて、種々の金属材料のそれぞれの特
長を有効に利用し、使用目的や環境に応じて部分
的に材料を組み合わせて合理的に製作していこう
とすることが行なわれている。
するのにあつて、種々の金属材料のそれぞれの特
長を有効に利用し、使用目的や環境に応じて部分
的に材料を組み合わせて合理的に製作していこう
とすることが行なわれている。
このことは最近、とくに材料の節約と有効利用
が重要な課題となつてきたため、この要望が更に
強くなつてきている。
が重要な課題となつてきたため、この要望が更に
強くなつてきている。
このような事情によつて、接合の分野でも異種
金属同士の接合というニーズが高まつてきてい
る。
金属同士の接合というニーズが高まつてきてい
る。
異種金属の接合方法としては、融接、圧接、ろ
う接および拡散接合などがあり、その接合部の形
式も突合せ、隅肉、重ねあるいは金属表面上に他
の金属をクラツト又はライニングすることなどが
ある。
う接および拡散接合などがあり、その接合部の形
式も突合せ、隅肉、重ねあるいは金属表面上に他
の金属をクラツト又はライニングすることなどが
ある。
接合法の代表的なものは溶接法であるが、この
方法は接合すべき両材料を溶融凝固させて接合す
る方法であり、固溶体を形成し、化合物を形成し
ない金属同士の接合は容易であるが、化合物を形
成する場合には一般に困難である。これは一般に
化合物は硬く脆いため、一度で接合ができても、
冷却途上の熱応力により亀裂の発生が起ることが
多いためである。
方法は接合すべき両材料を溶融凝固させて接合す
る方法であり、固溶体を形成し、化合物を形成し
ない金属同士の接合は容易であるが、化合物を形
成する場合には一般に困難である。これは一般に
化合物は硬く脆いため、一度で接合ができても、
冷却途上の熱応力により亀裂の発生が起ることが
多いためである。
このため、溶接法による異種金属の接合は、極
めて限られた組み合わせ範囲でしか利用されてい
ない。
めて限られた組み合わせ範囲でしか利用されてい
ない。
一方、溶接に適さない異種金属の接合法として
固体面で接合させる拡散接合法がある。この場合
には上記溶接において問題となる化合部形成によ
る接合部の脆化の心配は殆んどないため、近時、
急速に発展しており、中でも高温高圧ガス雰囲気
下で等方向に圧縮して拡散接合させるHIP法は最
近、特に注目を集めている技術である。
固体面で接合させる拡散接合法がある。この場合
には上記溶接において問題となる化合部形成によ
る接合部の脆化の心配は殆んどないため、近時、
急速に発展しており、中でも高温高圧ガス雰囲気
下で等方向に圧縮して拡散接合させるHIP法は最
近、特に注目を集めている技術である。
このHIP法によると、HIP条件さえ適当に選定
すれば、原理的には一応殆んどの異種金属の拡散
接合が可能といわれているが、ステンレスと
Ta、Ｗ、Ｖ、モネルの如き組み合わせあるいは
インコネルとCo、Ti、Zr、Ｗ、Mo、Ta、Nbの
組み合わせの如きものは、拡散接合層は得られる
ものの、その接合強度は充分とはいえず、従つ
て、拡散接合によつてこれらの材料のクラツド材
を製造しても、次工程の圧延、引抜き等の加工工
程で接合部が剥離する現象が認められ、高強度接
合を要求される場合にはかかるHIP法による拡散
接合も充分その要求に応えられないのがその現状
である。
すれば、原理的には一応殆んどの異種金属の拡散
接合が可能といわれているが、ステンレスと
Ta、Ｗ、Ｖ、モネルの如き組み合わせあるいは
インコネルとCo、Ti、Zr、Ｗ、Mo、Ta、Nbの
組み合わせの如きものは、拡散接合層は得られる
ものの、その接合強度は充分とはいえず、従つ
て、拡散接合によつてこれらの材料のクラツド材
を製造しても、次工程の圧延、引抜き等の加工工
程で接合部が剥離する現象が認められ、高強度接
合を要求される場合にはかかるHIP法による拡散
接合も充分その要求に応えられないのがその現状
である。
本発明はかかる現状に鑑み、これら難接合材を
容易に接合することのできるHIP法による接合方
法を提供することを目的とするもので、その特徴
とするところは、これらの難接合材のうちその
HIP処理条件下で変形し難い方の材料、即ち難変
形性の材料の接合部に孔、溝等の凹部を形成して
その接合部に他方の易変形性材料を配置し、これ
を気密容器内に装入して該容器を脱気密封し、し
かる後該容器にHIP処理を施すことによつて、前
記難変形性材料の凹部に前記易変形性材料を流入
させて両材料を一体化することを特徴とする拡散
接合法にある。
容易に接合することのできるHIP法による接合方
法を提供することを目的とするもので、その特徴
とするところは、これらの難接合材のうちその
HIP処理条件下で変形し難い方の材料、即ち難変
形性の材料の接合部に孔、溝等の凹部を形成して
その接合部に他方の易変形性材料を配置し、これ
を気密容器内に装入して該容器を脱気密封し、し
かる後該容器にHIP処理を施すことによつて、前
記難変形性材料の凹部に前記易変形性材料を流入
させて両材料を一体化することを特徴とする拡散
接合法にある。
以下、図面を用いて更に本発明を詳細に説明す
る。
る。
第１図は本発明方法を示す概念図であつて、
A1，A2はHIP処理条件下で塑性流動する易変形
材料であつて、互いに容易に拡散接合できるもの
であり、B1〜B2はHIP処理条件下で変形し難い難
変形性材料であり、特にB2，B3は同一もしくは
容易に接合できる材料を示している。
A1，A2はHIP処理条件下で塑性流動する易変形
材料であつて、互いに容易に拡散接合できるもの
であり、B1〜B2はHIP処理条件下で変形し難い難
変形性材料であり、特にB2，B3は同一もしくは
容易に接合できる材料を示している。
難変形性材料B1には、直孔１が該材料を貫通
して多数設けられて、また同材料B2には易変形
性材料A2に面した側の孔径が小さく、同質材料
B3に面した側の孔径が大きい逆くさび形の孔２
が形成されている。
して多数設けられて、また同材料B2には易変形
性材料A2に面した側の孔径が小さく、同質材料
B3に面した側の孔径が大きい逆くさび形の孔２
が形成されている。
これらの各種材料を気密容器３内に図示の如く
充填し、内部を脱気管４に接続した真空ポンプ
（図示せず）により脱気した後、該脱気管４を塞
して密封し、これをHIP処理装置内に装入して公
知の方法により所定のHIP処理を施すと、容器内
の各材料A1〜B3は第２図の如き状態となる。
充填し、内部を脱気管４に接続した真空ポンプ
（図示せず）により脱気した後、該脱気管４を塞
して密封し、これをHIP処理装置内に装入して公
知の方法により所定のHIP処理を施すと、容器内
の各材料A1〜B3は第２図の如き状態となる。
即ち、難変形性の材料B1の孔１内には、その
両側の易変形性材料A1，A2がHIP処理過程で塑
性変形して流入し、該孔１内に充満すると共に、
該孔１内で両材料A1，A2が拡散接合して連結さ
れる。
両側の易変形性材料A1，A2がHIP処理過程で塑
性変形して流入し、該孔１内に充満すると共に、
該孔１内で両材料A1，A2が拡散接合して連結さ
れる。
一方、図中点線で示した部分は、難変形性材料
B1と易変形性材料A1，A2との境界部を示してお
り、これらの境界部も高強度には至らないまでも
拡散接合により接合している。従つて、上記の如
き易変形性材料A1，A2と難変形性材料B1との組
合わせをとれば、難変形性材料B1の両面に易変
形性材料A1，A2をクラツドした両面クラツド材
を得ることができ、しかもその接合は、単なる両
部材の拡散接合のみならず、両部材が機械的にも
接合されたものとなるので、その接合は極めて強
固であり、続いて圧延等の加工を行なつても両部
材が分離することはない。特に難変形性材料B1
をTa、易変形性材料A1，A2を共にステンレス鋼
とすると両面ステンレスクラツドTa部材を得る
ことができる。
B1と易変形性材料A1，A2との境界部を示してお
り、これらの境界部も高強度には至らないまでも
拡散接合により接合している。従つて、上記の如
き易変形性材料A1，A2と難変形性材料B1との組
合わせをとれば、難変形性材料B1の両面に易変
形性材料A1，A2をクラツドした両面クラツド材
を得ることができ、しかもその接合は、単なる両
部材の拡散接合のみならず、両部材が機械的にも
接合されたものとなるので、その接合は極めて強
固であり、続いて圧延等の加工を行なつても両部
材が分離することはない。特に難変形性材料B1
をTa、易変形性材料A1，A2を共にステンレス鋼
とすると両面ステンレスクラツドTa部材を得る
ことができる。
次に易変形性材料A2と難変形性材料B2，B3に
ついては、易変形性材料A2がHIP処理過程で塑性
流動して難変形性材料B2の逆くさび形の孔２内
に流入充満して両部材A2，B2とを強固に機械的
に接合すると共に、図中点線で示した両部材
A2，B2の境界部も拡散接合により接合されてい
る。
ついては、易変形性材料A2がHIP処理過程で塑性
流動して難変形性材料B2の逆くさび形の孔２内
に流入充満して両部材A2，B2とを強固に機械的
に接合すると共に、図中点線で示した両部材
A2，B2の境界部も拡散接合により接合されてい
る。
一方、難変形性材料B2とB3とは、拡散接合に
よつて完全に一体化されている。従つて上記の如
き易変形性材料A2と難変形性材料B2，B3との組
合わせをとり、特にB2，B3を同一材料とすれば
難変形性材料の片面に易変形性材料のクラツドさ
れた片面クラツド部材を得ることができる。
よつて完全に一体化されている。従つて上記の如
き易変形性材料A2と難変形性材料B2，B3との組
合わせをとり、特にB2，B3を同一材料とすれば
難変形性材料の片面に易変形性材料のクラツドさ
れた片面クラツド部材を得ることができる。
次に第３図は本発明の別の実施例を示すもの
で、難変形性材料Ｂの表面全体を易変形性材料Ａ
で被覆する場合の例であり、例えばTaの表面に
耐食材としてのステンレス鋼を被覆するが如きは
この例である。この場合には所定形状に予め成形
された難変形性材料Ｂの表面部に溝あるいは孔等
の凹部５をその全面にほゞ均一に形成しておき、
その外面に易変形性材料Ａを溶接等により適宜継
ぎ足しながら被覆し、これを第１図の場合と同様
に気密容器内に装入し、脱気密封してHIP処理に
付せば、外側の易変形性材料ＡはHIP処理過程で
前記凹部５内に流入し、同時に拡散接合して一体
化される。
で、難変形性材料Ｂの表面全体を易変形性材料Ａ
で被覆する場合の例であり、例えばTaの表面に
耐食材としてのステンレス鋼を被覆するが如きは
この例である。この場合には所定形状に予め成形
された難変形性材料Ｂの表面部に溝あるいは孔等
の凹部５をその全面にほゞ均一に形成しておき、
その外面に易変形性材料Ａを溶接等により適宜継
ぎ足しながら被覆し、これを第１図の場合と同様
に気密容器内に装入し、脱気密封してHIP処理に
付せば、外側の易変形性材料ＡはHIP処理過程で
前記凹部５内に流入し、同時に拡散接合して一体
化される。
なお、本例の如く、難変形性材料Ｂが予め所定
形状に成形されており、その形状が複雑な場合に
は、その形状に合つた気密容器を形成することは
相当煩雑な作業となるので、このような場合に
は、気密容器は単純形状となし、前記難変形性材
料Ｂと易変形性材料Ａとの組立体を該単純形状の
気密容器に装入した後、容器内空間部にガラス粉
末、セラミツクス粉末あるいはこれらの混合物を
二次圧媒粒子として充填し、しかる後、該容器を
脱気密封する方法をとる方が実際的である。
形状に成形されており、その形状が複雑な場合に
は、その形状に合つた気密容器を形成することは
相当煩雑な作業となるので、このような場合に
は、気密容器は単純形状となし、前記難変形性材
料Ｂと易変形性材料Ａとの組立体を該単純形状の
気密容器に装入した後、容器内空間部にガラス粉
末、セラミツクス粉末あるいはこれらの混合物を
二次圧媒粒子として充填し、しかる後、該容器を
脱気密封する方法をとる方が実際的である。
以下、本発明の実施例について説明する。
実施例
60mm（Ｗ）×120mm（ｌ）×２mm（ｔ）のTa板
と、60（Ｗ）×120mm（ｌ）×29mm（ｔ）のSUS316
材２個用意し、Ta板にはその厚さ方向に２mmφ
の貫通孔を10mmピツチで碁盤目状に設け、Ta板
が中央に位置するようにこれを上記SUS316材で
挾んで軟鋼製気密容器に装入し、しかる後、該容
器を脱気密封して1100℃、1000Kg／cm2の高温高圧
のアルゴンガス雰囲気下で１時間HIP処理した。
HIP処理後、その断面を検査したところ、参考写
真に示す通り、SUS316材はTa板の貫通孔内に流
入して互いに拡散接合しており、Ta板及びSUS
材は強固に接合していた。
と、60（Ｗ）×120mm（ｌ）×29mm（ｔ）のSUS316
材２個用意し、Ta板にはその厚さ方向に２mmφ
の貫通孔を10mmピツチで碁盤目状に設け、Ta板
が中央に位置するようにこれを上記SUS316材で
挾んで軟鋼製気密容器に装入し、しかる後、該容
器を脱気密封して1100℃、1000Kg／cm2の高温高圧
のアルゴンガス雰囲気下で１時間HIP処理した。
HIP処理後、その断面を検査したところ、参考写
真に示す通り、SUS316材はTa板の貫通孔内に流
入して互いに拡散接合しており、Ta板及びSUS
材は強固に接合していた。
以上説明した通り、本発明によると、HIP法に
おいて、その高温高圧下において各種材料が塑性
流動することを利用して、接合すべき異種材料の
うち塑性流動し易い方の材料、即ち変形性材料
を、他方の難変形性材料に形成された孔内に流入
充満させることにより、両材料を機械的に接合さ
せると共に、拡散接合によつても接合させるもの
であつて、所謂、機械的接合と冶金的接合とによ
つて接合するものであるから、その接合強度は従
来の難接合材の弱い拡散接合のみに比して格段に
優れた接合強度を得ることができ、しかもその接
合も、HIP処理という一工程によつて容易に達成
できるから、本発明の産業上の効果は計り知れな
いものがある。
おいて、その高温高圧下において各種材料が塑性
流動することを利用して、接合すべき異種材料の
うち塑性流動し易い方の材料、即ち変形性材料
を、他方の難変形性材料に形成された孔内に流入
充満させることにより、両材料を機械的に接合さ
せると共に、拡散接合によつても接合させるもの
であつて、所謂、機械的接合と冶金的接合とによ
つて接合するものであるから、その接合強度は従
来の難接合材の弱い拡散接合のみに比して格段に
優れた接合強度を得ることができ、しかもその接
合も、HIP処理という一工程によつて容易に達成
できるから、本発明の産業上の効果は計り知れな
いものがある。
第１図は本発明方法を示す概念図、第２図は第
１図の方法により接合された部材の接合状態を示
す概念図、第３図は本発明の他の方法を示す概念
図である。 １……孔、２……逆くさび形孔、３……気密容
器、４……脱気管、５……凹部、Ａ，A1，A2…
…易変形性材料、Ｂ，B1，B2，B3……難変形性
材料。
１図の方法により接合された部材の接合状態を示
す概念図、第３図は本発明の他の方法を示す概念
図である。 １……孔、２……逆くさび形孔、３……気密容
器、４……脱気管、５……凹部、Ａ，A1，A2…
…易変形性材料、Ｂ，B1，B2，B3……難変形性
材料。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも難接合性の二種の材料Ａ，Ｂを熱
間静水圧プレス法により接合する方法において、
前記材料のうち熱間静水圧プレス処理条件下で相
対的難変形性の材料の接合部に孔若しくは溝等の
凹部１，２を形成してその接合部に、熱間静水圧
プレス条件下で易変形性の他方の材料Ａを配置
し、次いで両材料を気密容器３内に装入して該容
器を脱気密封し、しかる後該容器に高温高圧ガス
雰囲気下で熱間静水圧プレス処理を施こすことに
より、前記難変形性材料Ｂの凹部に前記易変形性
材料Ａを流入せしめて両者を一体化することを特
徴とする難接合材の接合方法。 ２ 難変形性材料B1に貫通孔１を設け、その両
側に易変形性材料A1，A2を配置して熱間静水圧
プレス処理することにより、前記貫通孔内１に前
記易変形性材料を両側より流入させ、該孔内で両
側より流入した易変形性材料A1，A2を拡散接合
させて両面クラツド材を得る特許請求の範囲第１
項記載の難接合材の接合方法。 ３ 難変形性材料B2に逆くさび形の貫通孔２を
設け、該孔の小径部側に易変形性材料A2を配置
し、大径部側に前記難変形性材料と同一材料B2
を配置して熱間静水圧プレス処理することにより
難変形性材料同志は拡散接合により一体化すると
共に前記易変形性材料を前記孔内に流入させて片
面クラツド材を得る特許請求の範囲第１項記載の
難接合材の接合方法。 ４ 両側の易変形性材料が異種金属である特許請
求の範囲第２項記載の難接合材の接合方法。 ５ 予め所定製品形状に成形された難変形性材料
の外表面に複数の凹部を形成し、その外周面を易
変形性材料で被覆して熱間静水圧プレス処理する
特許請求の範囲第１項記載の難接合材の接合方
法。 ６ 気密容器内に、接合すべき材料と共に二次圧
媒粒子を充填して熱間静水圧プレス処理を施す特
許請求の範囲第１項乃至第５項の何れか各項記載
の難接合材の接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16610079A JPS5689395A (en) | 1979-12-19 | 1979-12-19 | Jointing method for material hard to joint |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16610079A JPS5689395A (en) | 1979-12-19 | 1979-12-19 | Jointing method for material hard to joint |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5689395A JPS5689395A (en) | 1981-07-20 |
| JPS6247113B2 true JPS6247113B2 (ja) | 1987-10-06 |
Family
ID=15825003
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16610079A Granted JPS5689395A (en) | 1979-12-19 | 1979-12-19 | Jointing method for material hard to joint |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5689395A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3330651C1 (de) * | 1983-08-25 | 1984-06-28 | MTU Motoren- und Turbinen-Union München GmbH, 8000 München | Verfahren zur Herstellung von Bauteilen mit komplex gestalteten Waenden |
| US6207294B1 (en) * | 1999-04-30 | 2001-03-27 | Philip A. Rutter | Self-sharpening, laminated cutting tool and method for making the tool |
-
1979
- 1979-12-19 JP JP16610079A patent/JPS5689395A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5689395A (en) | 1981-07-20 |
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