JPS6270531A - Ｔｉ−Ａｌ系金属間化合物部材の成形法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、粉末冶金法ににるＴｉ　−Ａｌ系金属間化合
物部材の成形法に関するちのである。

［従来の技術および 発明が解決しようとする問題点］ 従来、Ｔｉ−Ａｌ系金属間化合物（Ｔｉ　Ａ立、Ｔｉａ
Ａｌ）は、優れた高温強度および耐酸化性を有すること
が知られている。しかし、この部材は、常温および高温
で展延性に乏しいので、従来の加工技術では成形加工す
ることが困難であり、実用材料に供することができない
という問題点があった。

これを解決する手段として、たとえば、Ｔｉ　−３７％
（Ｊｙ、下、％は重量％を示１゜）八文合金部材を側圧
付加押出法等の特別な押出加工方法により実現しようと
する試みがなされているが、実用化に至っていない。

［問題点を解決するための手段および作用］上記問題点
を解決づ゛るためになされた本発明は、粉末冶金法に着
目して、Ｔｉ　−Ａｌ系金属間化合物を形成することを
特徴とづるものである。

（Ｔｉ粉末の製造工程工） 第１図に示すように、Ｔｉ粉末は、常法の粉末製造法や
、鋳塊等の切削で製作されたものを用いることができ、
その粒度を１μｍ〜１０００μｍに調整したものを用い
る。

この場合、必要に応じて、ＴＩと、Ａｌ、Ｖ。

１ｖｌｎ　、　Ｎｂ％Ｂなどの合金粉末を用いてもよい
。

〈Ａｌ粉末の製造工程■） Ａｌ粉末は、常法の粉末製造法により作られ、望ましく
は、価格の点からガスアトマイズ法がよい。粒度は１μ
ｍ〜１０００μｍに調整し、必要に応じて、Ａｎと、Ｖ
、Ｍｎ、Ｎｂ、Ｂなどの合金粉末を用いてもよい。

（混合工程■） つぎに、上記Ｔｉ粉末とＡｌ粉末とを、／１１８〜５０
％、Ｔｉ　５０〜８２％の割合にて混合機で混合する。

この割合は、望ましくは、ＡＪ１２５゜５〜４３％、丁
１５７〜７４．５％で、特に望ましくはＡｊ１３４．５
〜４３％、Ｔｉ５７〜６５゜５％である。

〈脱気工程Ｉｖ） つぎに、混合物を容器に収納して真空ポンプ等により脱
気処理を行なう。これは、粉末表面の吸着ガス、吸着水
を除去するとともに、後工程における酸化を防止するこ
とにある。この脱気後の状態は、後の高温、高圧処理工
程Ｖまで保持する必要がある。

（高温、高圧処理工程Ｖ） 脱気後の混合体を高温、高圧下にて熱処理を行なう。す
なわち、Ｔｉ中にＡｉを拡散させることによりＴｉ−Ａ
１系金属間化合物を形成する。このとき、カーケンドル
効果、つまりＡｎの拡散により多数の空孔が発生し、空
洞となるが、これらの空洞は高圧処理によりつぶされる
。

この処理は、たとえば゛、ＨＩＰ（熱間静水圧圧縮〉処
理にて行なわれる。ＨＩ　Ｐ処理の温度は、４００℃〜
１４００℃の範囲で行なう。これは、４００℃以下であ
ると、ＴｉとＡｌの金属間化合物化が進行せず、一方、
１４００℃以上では材料が溶解するからである。また、
４００℃〜１４０Ｏ℃では、ＴｉとＡＪＩとの反応が急
激に進むので多数の空洞が生じ、多孔体となるので、空
洞をつぶすために、混合体をカプセル封入して空洞の圧
力を加えることが必要である。

この処理により、Ｔｉ　ＡｎおよびＴｉ　ａＡｊｌの金
属間化合物が形成されるが、このとき、Ｔｉの割合が大
きい場合に、Ｔｉ　ｓＡｌをマトリクスとしてＴｉ　Ａ
ｉが分散状態になり、一方、Ｔｉの割合が少ない場合に
逆になる。

本発明の主たる工程は以上であるが、必要に応じて、第
２図に示す処理を加えてもよい。

（他の金屑、合金の粉末製造工程Ｖｌ　）Ｔｉ　−Ａｌ
系金属間化合物部材に必要な添加元素、たとえば、延性
改良に効果があるとされている、ｖ、Ｍｎ　、Ｎｂ　、
Ｂなどを重体または合金粉末としてＴｉ−ＡＩＬ粉末と
同時に混合する。このとき、各元素の添加量はＶｏ、１
〜５％、Ｍｎ０゜１〜５％、Ｎｂ０．１〜５％、ＢＯ，
，０５〜３％であり、いずれの元素においても下限値以
下では延性改良の効果がみられず、上限１直以上では、
延性改良の効果がほぼ飽和し、強度特性も低下する。

（圧縮工程Ｖｌ　） 混合工程ｍ後の混合体を冷間静水圧プレスや一軸プレス
を行ない、真密度を６０％〜９５％にする。このとき、
真密度が６０％以下では圧縮後に、圧縮体としての形状
が保てなく、また、９５％以上では、脱気処理の実効を
得られない。

（緻密化工程■） 脱気工程ＩＶＩの混合体または圧縮体を常法の押出加工
やホットプレスにて緻密化して１００％の真空度にする
。

（Ｎ　ｅａｒ　　Ｎ　ｅｔ　　５ｈａｐｅ成形工程ＩＸ
　’）緻密化工程■を経た圧縮体を所望の部品形状また
はそれに近い形状に、冷間または熱間鍛造や機械加工に
て成形する。

この処理は、脱気工程ＩＶ後に、粉末鍛造等でＮｅａｒ
　Ｎｅｔ　　５ｈａｐｅシてもよい場合がある。

（仕上り成形工程Ｘ） 高温・高圧処理工程Ｖ後に、機械加工等にＪ：り最終製
品の形状に仕上げる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、Ｔｉ　−Ａｉ系
金腐間化合物部材の優れた高温強度および耐酸化性を活
かすとともに、粉末冶金法により所望の製品形状に容易
に成形することができる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例について説明する。

まず、４８メツシユ以下のスポンジＴｉと、４８メツシ
ユ以下のガスアトマイズ法によるＡｌ粉末とを製造し、
これらの粉末を重量分率で６４：３６の割合で、■型混
合機によって混合した。この混合粉末を一軸ブレスにて
圧縮成形し、その真密度を８０％にした。

つぎに、第３図に示すように、圧縮成形体１０をアルミ
ニウム類の直径６８Ｉｌｌ１Ｍの缶１１に嵌合し、缶端
部１１ａに脱気用バイブ１２を溶接した。この後、該バ
イブ１２に真空ポンプ（図示省略）を接続し、５００℃
で１時間加熱した状態にて、１０’Ｔｏｒｒ以下の真空
度まで脱気処理を行なった。

つぎに、上記脱気用バイブ１２を圧着することにより圧
縮成形体１０を化１１内で真空封入した。

この封入後の圧縮成形体１０を押出温度４００℃、押出
比１５で押出加工を行ない、直径１（３ｍｍの押出部材
を得た。この押出部材は、第４図の写真（倍率１００倍
）に示すように、Ｔｉ　　（黒邑部）とＡｆＬ（白色部
）とは混合状態にあり、Ｔｉ　−Ａｌの金属間化合物相
がほとんどみあたらず、また、組織中に空洞は１２察さ
れなかった。

つぎに、押出部材の外周部を被覆しているアルミニウム
部材を切削除去した後に、冷ｒＡｔＪＱ　造により完成
品に近い形状への成形（Ｎｅａｒ　Ｎｅｔ　　５ｈａ１
）ｅ）を行なった。

つぎに、鍛造部材を鉄製カプセルに真空封入し、このカ
プセルとともに鍛造部材をＨＩＰ処理した。

このときのＨＩＰ処理条件として、１３００ｋｃ＋ｆ／
ｃｎｌの加圧下において、１２５０℃で２時間を採用し
た。この処理により、ＴｉとＡｎとは金属間化合物を形
成し、化合物形成によるカーケンドル効果によって生じ
た空洞は、加圧により押しつぶされて観察されなかった
。このようなト１１Ｐ処理をした加工部材のＩ］織写真
〈倍率１００倍）を第５図に示す。空洞は観察されず、
緻密な組織となっていた。

上記処理により得られた製品について検査した結果、高
温強度では、９００℃にて、４０ｋｇｆ／ｍｍの引張強
さが冑られた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の成形法を示す工程図、第２図は第１図
の変形例を示す工程図、第３図は本発明の一実施例によ
る工程を説明する説明図、第４図は同実施例による金属
組織を示す写真、第５図は同実施例による金属組織を示
す写真である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ａｌ１８〜５０重量％、Ｔｉ５０〜８２重量％の
   割合で、ＡｌおよびＴｉの粉末を混合し、この混合物を
   密閉容器に収納して脱気した後に、Ｔｉ−Ａｌ金属間化
   合物を形成する圧力および温度条件にて上記混合物を処
   理することを特徴とするＴｉ−Ａｌ系金属間化合物部材
   の成形法。
2. （２）Ａｌ粉末またはＴｉ粉末がＶ、Ｎｂ、Ｍｎ、Ｂの
   うち１種以上を含むか、あるいは、Ａｌ粉末とＴｉ粉末
   とＶ、Ｎｂ、Ｍｎ、Ｂの粉末の１種以上とを含み形成さ
   れるＴｉ−Ａｌ系金属間化合物が、Ｖ０．１〜５％、Ｎ
   ｂ０．１〜５％、Ｍｎ０．１〜５％、Ｂ０．０５〜３％
   のうち１種以上を含む特許請求の範囲第１項記載のＴｉ
   −Ａｌ系金属間化合物部材の成形法。