JPS624804A - 素粉末混合法によるチタン合金の製造方法 - Google Patents
素粉末混合法によるチタン合金の製造方法Info
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- JPS624804A JPS624804A JP14403285A JP14403285A JPS624804A JP S624804 A JPS624804 A JP S624804A JP 14403285 A JP14403285 A JP 14403285A JP 14403285 A JP14403285 A JP 14403285A JP S624804 A JPS624804 A JP S624804A
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- titanium alloy
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- vacuum sintering
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は素粉末混合法によるチタン合金の製造方法に関
する。近年航空、宇宙、原子力及び海洋開発のような先
端的技術分野の進展に伴い、これら分野で使用する材料
の高性能化が強く要望されている。中でも航空機機体な
どの構造物については、高い応力に耐え、しかも軽量化
を図るため高い比強度と同時に繰り返し応力下における
安全性を保証するために高い疲労強度が要求されている
。
する。近年航空、宇宙、原子力及び海洋開発のような先
端的技術分野の進展に伴い、これら分野で使用する材料
の高性能化が強く要望されている。中でも航空機機体な
どの構造物については、高い応力に耐え、しかも軽量化
を図るため高い比強度と同時に繰り返し応力下における
安全性を保証するために高い疲労強度が要求されている
。
チタン合金は比強度が高く、また靭性、耐食性、耐熱性
などが優れており、前記の要求を満たす理想的な材料で
あるが、その反面、溶解、鍛造、切削性などの加工性に
難点があり、これに付随したコスト高が用途を限定して
いる。そのため、材料費と加工費の低減といった観点か
ら超塑性成型、拡散接合、恒温鍛造、精密鋳造、粉末冶
金などの最終形状に近い型の成型物を直接的をこ製造す
るいわゆるＮｅａｒ Ｎｅｔ ５ｈａｐｅ加工技術が種
々試みられている。
などが優れており、前記の要求を満たす理想的な材料で
あるが、その反面、溶解、鍛造、切削性などの加工性に
難点があり、これに付随したコスト高が用途を限定して
いる。そのため、材料費と加工費の低減といった観点か
ら超塑性成型、拡散接合、恒温鍛造、精密鋳造、粉末冶
金などの最終形状に近い型の成型物を直接的をこ製造す
るいわゆるＮｅａｒ Ｎｅｔ ５ｈａｐｅ加工技術が種
々試みられている。
従来技術
粉末冶金法の一手法である素粉未混合法は、これらＮｅ
ａｒ Ｎｅｔ ５ｈａｐｅ加工技術の中で特に注目を集
めている技術である。この素粉未混合法によるチタン合
金の製造は、従来、構成金属元素の粉末を混合した後、
機械的プレスあるいは冷間静水圧プレス（以下ＣＩＰと
記載する）を用いて所定の形状に圧粉成型し、ついで拡
散のための真空焼結処理を施して合金化し、最後に熱間
静水圧プレス（以下ＨＩＰと記載する）等の加圧下の熱
処理を施して残留空隙を除去する方法が行われている。
ａｒ Ｎｅｔ ５ｈａｐｅ加工技術の中で特に注目を集
めている技術である。この素粉未混合法によるチタン合
金の製造は、従来、構成金属元素の粉末を混合した後、
機械的プレスあるいは冷間静水圧プレス（以下ＣＩＰと
記載する）を用いて所定の形状に圧粉成型し、ついで拡
散のための真空焼結処理を施して合金化し、最後に熱間
静水圧プレス（以下ＨＩＰと記載する）等の加圧下の熱
処理を施して残留空隙を除去する方法が行われている。
しかし、この製造方法においては、真空焼結後に通常炉
冷あるいは空冷を行うため、冷却時に粒内に粗い層状の
α相が形成され、また粒界に粒界を縁取る形で粒界α相
が形成される。これらのα相は熱的に非常に安定であり
、つぎの工程でＨＩＰを行っても金属組織上の形態は殆
んど変化を受けない。このような金属組織を持ったチタ
ン合金においては、疲労き裂の発生が容易に起り、その
ため溶解法で製造した場合に比べて疲労強度は大幅に低
いと言う欠点を有している。
冷あるいは空冷を行うため、冷却時に粒内に粗い層状の
α相が形成され、また粒界に粒界を縁取る形で粒界α相
が形成される。これらのα相は熱的に非常に安定であり
、つぎの工程でＨＩＰを行っても金属組織上の形態は殆
んど変化を受けない。このような金属組織を持ったチタ
ン合金においては、疲労き裂の発生が容易に起り、その
ため溶解法で製造した場合に比べて疲労強度は大幅に低
いと言う欠点を有している。
しかしながら、素粉未混合法は、種々な形状の製品を安
価に製造できると言う点から魅力的である。従って製品
を航空機部材等の使用に耐え得るものとするためには、
組織制御による疲労特性の改善が強く望まれる。
価に製造できると言う点から魅力的である。従って製品
を航空機部材等の使用に耐え得るものとするためには、
組織制御による疲労特性の改善が強く望まれる。
発明の目的
本発明は、従来の素粉未混合法によるチタン合金製品の
製造方法の欠点を改善せんとするものであり、その目的
は、室温近傍において著しく高い疲労強度を有するα＋
β型チタン合金成型物を提供するにある。
製造方法の欠点を改善せんとするものであり、その目的
は、室温近傍において著しく高い疲労強度を有するα＋
β型チタン合金成型物を提供するにある。
発明の構成
本発明者らは、前記目的を達成すべく研究の結果、構成
金属元素粉末の混合、圧粉成型、真室温以下の温度に焼
入れると、粗い層状のα相及び粒界におけるα相が存在
しない金属組織が得られることを究明し得た。また、こ
れをさらに８００℃以上β変態温度までのα＋β２相域
で３００ｋｇｆ／ｉ以上の圧力を用いて１時間以上プレ
スすると、真空焼結後の焼結チタン合金中に存在する残
留空隙が除去され高密度化すると共に、粒界にはα相が
存在せず、均質かつ微細なα＋β２相組織となり、その
結果、延性、靭性は向上し、また疲労強度も大幅に向上
することを見出した。
金属元素粉末の混合、圧粉成型、真室温以下の温度に焼
入れると、粗い層状のα相及び粒界におけるα相が存在
しない金属組織が得られることを究明し得た。また、こ
れをさらに８００℃以上β変態温度までのα＋β２相域
で３００ｋｇｆ／ｉ以上の圧力を用いて１時間以上プレ
スすると、真空焼結後の焼結チタン合金中に存在する残
留空隙が除去され高密度化すると共に、粒界にはα相が
存在せず、均質かつ微細なα＋β２相組織となり、その
結果、延性、靭性は向上し、また疲労強度も大幅に向上
することを見出した。
本発明はこれらの知見に基いて完成したものである。本
発明の要旨は、構成金属元素粉末の混合、圧粉成型、真
空焼結の工程を経て製造した焼結チタン合金を、β変態
温度〜真空焼結温度の温度域から室温以下の温度に焼？
１．、さらに８００℃以上β変態温度までのα＋β２相
域で加圧下でプレスして残留空隙を除去することを特徴
とする素粉未混合法によるチタン合金の製造方法にある
。
発明の要旨は、構成金属元素粉末の混合、圧粉成型、真
空焼結の工程を経て製造した焼結チタン合金を、β変態
温度〜真空焼結温度の温度域から室温以下の温度に焼？
１．、さらに８００℃以上β変態温度までのα＋β２相
域で加圧下でプレスして残留空隙を除去することを特徴
とする素粉未混合法によるチタン合金の製造方法にある
。
本発明において使用するチタン合金としては、Ｔｉに例
えばＡｌ、 Ｖ、 Ｍｏ、 Ｃｒ、 Ｚｒ、 Ｓｎ等の
１橿または２ａｔ以上からなるチタン合金がすべて適用
し得られる。しかし、前記のものに限定されずα＋β型
チタン合金であればよい。
えばＡｌ、 Ｖ、 Ｍｏ、 Ｃｒ、 Ｚｒ、 Ｓｎ等の
１橿または２ａｔ以上からなるチタン合金がすべて適用
し得られる。しかし、前記のものに限定されずα＋β型
チタン合金であればよい。
するのは、前記温度の保持により、焼結チタンである。
この温度域の上限温度が真空焼結温度を超えると、結晶
粒の粗大化が起こり、延性がその操作法としては、真空
焼結終了後（１）β変態温度〜真空焼結の温度域に保持
したものを直接室温以下まで焼入れしてもよく、また（
２）炉冷または空冷した場合は、β変態温度〜真空焼結
の温度域に加熱した後、室温以下まで焼入れを行っても
よい。しかし、前記（２）の方法が経済的で好ましい。
粒の粗大化が起こり、延性がその操作法としては、真空
焼結終了後（１）β変態温度〜真空焼結の温度域に保持
したものを直接室温以下まで焼入れしてもよく、また（
２）炉冷または空冷した場合は、β変態温度〜真空焼結
の温度域に加熱した後、室温以下まで焼入れを行っても
よい。しかし、前記（２）の方法が経済的で好ましい。
微細なα＋β２相組織とするために、８００℃以上β変
態温度までのα＋β２相域で加圧プレスを行い同時に残
留空隙を除去する。β変態温度を超えると、再′び粗い
層状のα相及び粒界α相が形成され、疲労強度は改善さ
れない。
態温度までのα＋β２相域で加圧プレスを行い同時に残
留空隙を除去する。β変態温度を超えると、再′び粗い
層状のα相及び粒界α相が形成され、疲労強度は改善さ
れない。
加圧プレスはホットプレスや型鍛造でもよいが、ＨＩＰ
法によるのが好ましい。
法によるのが好ましい。
実施例１゜
Ｔｉ −６Ａ１−４Ｖの組成を持つα＋β型チタン合金
の構成元素粉末を混合した後、機械的プレスを用いて密
度比８１チまで圧粉成型し、ついで、これを１３００℃
で４時間保持して真空焼結を行った。この焼結合金をβ
相域である１０５０℃で１５分間保持後水中に焼入れ、
最後に１００１００Ｏ／−１９３０℃、３時間の条件の
下で熱間静水圧プレスを施した。
の構成元素粉末を混合した後、機械的プレスを用いて密
度比８１チまで圧粉成型し、ついで、これを１３００℃
で４時間保持して真空焼結を行った。この焼結合金をβ
相域である１０５０℃で１５分間保持後水中に焼入れ、
最後に１００１００Ｏ／−１９３０℃、３時間の条件の
下で熱間静水圧プレスを施した。
また比較のため、炉冷のままの焼結合金を水ｍすること
なく、前記と同一条件でＨＩＰ処理を施す従来法によっ
て合金を作った。
なく、前記と同一条件でＨＩＰ処理を施す従来法によっ
て合金を作った。
従来法及び本発明の方法で作ったＴｉ −６Ａ１−４Ｖ
合金の金属組織はそれぞれ第１図及び第２図の通りであ
った。図中、白く見えるのがα（ｈｃｐ構造）相、黒く
見えるのがβ（ｂｃｃ構造）相である。
合金の金属組織はそれぞれ第１図及び第２図の通りであ
った。図中、白く見えるのがα（ｈｃｐ構造）相、黒く
見えるのがβ（ｂｃｃ構造）相である。
第２図から明らかなように、本発明の方法で製造した合
金は、粒界にはα相は存在せず、均質かつ微細なα＋β
２相組織となっている。
金は、粒界にはα相は存在せず、均質かつ微細なα＋β
２相組織となっている。
この両合金から引張試験片、破壊靭性試験片、疲労試験
片を作製し、その各々の試験を行った。
片を作製し、その各々の試験を行った。
その結果は表１に示す通りであった。
なお、疲労強度は繰返し数が１０７回におけるものであ
る。（以下同じ） この結果が示すように、本発明方法による合金は、従来
方法による合金に比べて、機械的特性値はいずれも増加
し、また特に繰返し数が１０７回における疲労強度は５
０ｋｇｆ／−の値が得られ、高い疲労強度を有するもの
となる。
る。（以下同じ） この結果が示すように、本発明方法による合金は、従来
方法による合金に比べて、機械的特性値はいずれも増加
し、また特に繰返し数が１０７回における疲労強度は５
０ｋｇｆ／−の値が得られ、高い疲労強度を有するもの
となる。
実施例２
Ｔｉ −４，５Ａｌ −５Ｍｏ −１，５Ｃｒからなる
組成を持つα＋β型チタン合金を実施例１と同様にして
真空焼結体を作った。この焼結合金を、β相域である１
０２０℃で１５分間保持後水中に焼入れ、最後に１００
０ｋｇｆ／＋！、９１０℃、３時間の条件の下で熱間静
水圧プレスを施した。比較のため、従来法では前記水焼
入れを行わず、同一条件で熱間静水圧プレスを行った。
組成を持つα＋β型チタン合金を実施例１と同様にして
真空焼結体を作った。この焼結合金を、β相域である１
０２０℃で１５分間保持後水中に焼入れ、最後に１００
０ｋｇｆ／＋！、９１０℃、３時間の条件の下で熱間静
水圧プレスを施した。比較のため、従来法では前記水焼
入れを行わず、同一条件で熱間静水圧プレスを行った。
実施例１と同様に各資料の機械的試験を行った。その結
果は表２の通りであった。
果は表２の通りであった。
この結果が示すように、本発明の方法によると、従来法
によるものに比べて絞り、破壊靭性が増加し、また特に
繰返し数が１０ソこおける疲粒界ζこおけるα相の生成
がなく、均質かつ微細なα＋β２相組織のものとなり、
そのため、機械的物性が向上すると共に、特に疲労強度
の優れたチタン合金の成型品が容易に得られる優れた効
果を有する。
によるものに比べて絞り、破壊靭性が増加し、また特に
繰返し数が１０ソこおける疲粒界ζこおけるα相の生成
がなく、均質かつ微細なα＋β２相組織のものとなり、
そのため、機械的物性が向上すると共に、特に疲労強度
の優れたチタン合金の成型品が容易に得られる優れた効
果を有する。
第１図はＴｉ −６Ａ１−４Ｖからなる組成を持つチタ
ン合金を、従来法の製造方法で作ったものの光学顕微鏡
組織写真、第２図は第１図と同一組成を持つチタン合金
を、本発明の方法で作ったものの光学顕微鏡組織写真で
ある。 特許出願人 科学技術庁金属材料技術研究所長中用龍− ｉ５吋−マー −ｊｐ”ｋｚ’妃
２１図
ン合金を、従来法の製造方法で作ったものの光学顕微鏡
組織写真、第２図は第１図と同一組成を持つチタン合金
を、本発明の方法で作ったものの光学顕微鏡組織写真で
ある。 特許出願人 科学技術庁金属材料技術研究所長中用龍− ｉ５吋−マー −ｊｐ”ｋｚ’妃
２１図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）構成金属元素粉末の混合、圧粉成型、真空焼結の工
程を経て製造した焼結チタン合金を、β変態温度から真
空焼結温度以下の温度域から室温以下の温度に焼入れし
、さらに８００℃以上β変態温度までのα＋β２相域で
、加圧下でプレスして残留空隙を除去することを特徴と
する素粉末混合法によるチタン合金の製造方法。 ２）α＋β２相域で加圧下でプレスする方法が３００ｋ
ｇｆ／ｃｍ＾２以上の圧力を用いて１時間以上の熱間静
水圧プレス法である特許請求の範囲第１項記載の素粉末
混合法によるチタン合金の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14403285A JPS624804A (ja) | 1985-07-02 | 1985-07-02 | 素粉末混合法によるチタン合金の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14403285A JPS624804A (ja) | 1985-07-02 | 1985-07-02 | 素粉末混合法によるチタン合金の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS624804A true JPS624804A (ja) | 1987-01-10 |
| JPH0129864B2 JPH0129864B2 (ja) | 1989-06-14 |
Family
ID=15352739
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14403285A Granted JPS624804A (ja) | 1985-07-02 | 1985-07-02 | 素粉末混合法によるチタン合金の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS624804A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62177137A (ja) * | 1986-01-30 | 1987-08-04 | Namiki Precision Jewel Co Ltd | 時計用外装部品の製造方法 |
| JPH074177U (ja) * | 1993-06-24 | 1995-01-20 | ▲トウ▼▲ズー▼ 周 | ライト付きバックミラー |
| WO2017195695A1 (ja) * | 2016-05-11 | 2017-11-16 | 日立金属株式会社 | 複合部材の製造方法及び複合部材 |
| CN110681863A (zh) * | 2019-10-23 | 2020-01-14 | 飞而康快速制造科技有限责任公司 | 具有均一横纵向性能的钛合金制件及其制备方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52131912A (en) * | 1976-04-28 | 1977-11-05 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | T# alloy with high internal friction and heat treatment thereof |
-
1985
- 1985-07-02 JP JP14403285A patent/JPS624804A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52131912A (en) * | 1976-04-28 | 1977-11-05 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | T# alloy with high internal friction and heat treatment thereof |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62177137A (ja) * | 1986-01-30 | 1987-08-04 | Namiki Precision Jewel Co Ltd | 時計用外装部品の製造方法 |
| JPH074177U (ja) * | 1993-06-24 | 1995-01-20 | ▲トウ▼▲ズー▼ 周 | ライト付きバックミラー |
| WO2017195695A1 (ja) * | 2016-05-11 | 2017-11-16 | 日立金属株式会社 | 複合部材の製造方法及び複合部材 |
| US11786967B2 (en) | 2016-05-11 | 2023-10-17 | Proterial, Ltd. | Composite member manufacturing method and composite member |
| CN110681863A (zh) * | 2019-10-23 | 2020-01-14 | 飞而康快速制造科技有限责任公司 | 具有均一横纵向性能的钛合金制件及其制备方法 |
| CN110681863B (zh) * | 2019-10-23 | 2022-04-15 | 飞而康快速制造科技有限责任公司 | 具有均一横纵向性能的钛合金制件及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0129864B2 (ja) | 1989-06-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |