JPS63273562A - Ｔｉ−Ａｌ合金鋳物の製造方法 - Google Patents
Ｔｉ−Ａｌ合金鋳物の製造方法Info
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- JPS63273562A JPS63273562A JP10678387A JP10678387A JPS63273562A JP S63273562 A JPS63273562 A JP S63273562A JP 10678387 A JP10678387 A JP 10678387A JP 10678387 A JP10678387 A JP 10678387A JP S63273562 A JPS63273562 A JP S63273562A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
ｌ肌五貝依
本発明は、Ｔｉ−ＡｆＪ合金鋳物の製造方法に関する。
（従来の技術］
Ｔ１合金、とくにＴｉ Ａ１金属間化合物を主構成層と
するＴｉ−Ａ、ｆ！金合金、近年、軽量で高強度である
という特性を買われて、ターボ・チャージャーのホット
・ホイールなどに使用されるようになってきた。 ホット・ホイールのような、形状が複雑であって、しか
も精度を要求される鋳物は、精密鋳造法によらなければ
ならない。 精密鋳造法には、よく知られているように
遠心鋳造法や真空鋳造法がある。 しかし、これまでＴ
ｉ −ＡＮ合金の精密鋳造技術は確立されていなかった
。 その理由は、まず合金溶湯の調製が困難なことである。 ＴｉおよびＡＩはともに活性な金属であり、前者は融
点が高＜（１６８０℃）その合金は融点が高いから、合
金の溶製には高温を必要とし、しかもＴｉＡ、ｌｌ金属
間化合物を形成する際に多回の熱を発生するため、溶湯
温度が異常に高くなりやすい。 高温では耐火物と溶湯
が反応し、不純物とくに酸素の含有量が高くなりがちで
ある。 大気中の酸素による酸化を避けるため真空下の溶解を行
なうと、上記の溶湯と耐火物の反応がいっそう激しくな
り、火花の発生や溶湯の吹き上げを経験することがある
。 いずれにしてもＴｉ −Ａ、ｌ！合金において酸素
の含有は合金の靭延性を低下させ、製品の特性を下げる
から、その量を極力小さくしなければならない。 この問題は鋳造時にもつきまとい、高真空雰囲気下での
鋳造においては、溶湯と鋳型材料との反応で発生したガ
スが鋳型の端に残って、欠陥が生じてしまう。
するＴｉ−Ａ、ｆ！金合金、近年、軽量で高強度である
という特性を買われて、ターボ・チャージャーのホット
・ホイールなどに使用されるようになってきた。 ホット・ホイールのような、形状が複雑であって、しか
も精度を要求される鋳物は、精密鋳造法によらなければ
ならない。 精密鋳造法には、よく知られているように
遠心鋳造法や真空鋳造法がある。 しかし、これまでＴ
ｉ −ＡＮ合金の精密鋳造技術は確立されていなかった
。 その理由は、まず合金溶湯の調製が困難なことである。 ＴｉおよびＡＩはともに活性な金属であり、前者は融
点が高＜（１６８０℃）その合金は融点が高いから、合
金の溶製には高温を必要とし、しかもＴｉＡ、ｌｌ金属
間化合物を形成する際に多回の熱を発生するため、溶湯
温度が異常に高くなりやすい。 高温では耐火物と溶湯
が反応し、不純物とくに酸素の含有量が高くなりがちで
ある。 大気中の酸素による酸化を避けるため真空下の溶解を行
なうと、上記の溶湯と耐火物の反応がいっそう激しくな
り、火花の発生や溶湯の吹き上げを経験することがある
。 いずれにしてもＴｉ −Ａ、ｌ！合金において酸素
の含有は合金の靭延性を低下させ、製品の特性を下げる
から、その量を極力小さくしなければならない。 この問題は鋳造時にもつきまとい、高真空雰囲気下での
鋳造においては、溶湯と鋳型材料との反応で発生したガ
スが鋳型の端に残って、欠陥が生じてしまう。
本発明の目的は、Ｔｉ Ａｊ！金属間化合物を主構成相
とするＴｉ −Ａ１合金の精密鋳造技術を確立し、形状
が複雑であっても湯回り良好で欠陥がなく、しかも酸素
などの不純物含有量を低く抑えた、Ｔｉ−Ａｌ１合金鋳
物の製造方法を提供することにある。、 及服五璽滅
とするＴｉ −Ａ１合金の精密鋳造技術を確立し、形状
が複雑であっても湯回り良好で欠陥がなく、しかも酸素
などの不純物含有量を低く抑えた、Ｔｉ−Ａｌ１合金鋳
物の製造方法を提供することにある。、 及服五璽滅
【問題点を解決するための手段１
本発明のＴｉ−Ａ１合金鋳物の製造方法は、下記の諸工
程からなる。 イ） Ｔ１およびＡＩを配合して不活性ガス雰囲気下に
プラズマアーク加熱により溶解し、プラスマスカルキャ
スティング法またはプラズマプログレッシブキャスティ
ング法により鋳造してインゴットとすること、 口） 上記インゴットを５０Ｔｏｒｒ以上の圧力の不活
性ガス雰囲気下で誘導加熱により再溶解すること、およ
び ハ） 得られたＴｉ−Ａｌ！合金溶湯を、背後を真空吸
引したセラミックス鋳型に注湯して所望の形状に鋳造す
ること。 前記のイ）工程において、プラズマプログレッシブキャ
スティング法によって製造したインゴットを消耗電極と
して真空アーク再溶解を行ない、得られたＴｉ −ＡＩ
！合金インゴットを口）工程の再溶解に使用すれば、酸
素などの不純物含有量を一層低くできて好ましい。 鋳型への注湯は、吸い上げ法、すなわち吸上管を有する
鋳型を用い、溶湯に３００Ｔｏｒｒ以上の不活性ガス圧
力を加えて押し上げることによって行なってもよいし、
落し込み法、すなわち鋳込み湯口を取り付けた鋳型を用
い、湯口から流し込むことによってもよい。 前者の方
が、溶解材料の製品歩留りがよいことはもちろんである
。 【作 用】 プラズマアーク加熱による溶解は、不活性ガス雰囲気に
して水冷銅ルツボまたは水冷銅モールドを使用するので
、従来の耐火物ルツボを使用した場合のように、溶湯金
属と耐火物材料の反応による酸素などの混入が問題にな
らない。 このようにして、いったんＴｉ ＡＮ金属間化合物を主
構成相とする合金のインゴットをつくり、それを鋳造の
ための溶解母材とすることで、鋳造のための溶湯を直接
溶製しようとするときに遭遇する問題が避けられる。 そして、溶解母材を耐火物ルツボを用い５０Ｔ ｏｒｒ
以上の不活性ガス雰囲気下で誘導加熱により再溶解する
と、溶解は短時間で行なえるから、耐火物と溶湯との反
応による不純物母の増大は、あまり問題にならない。
そこで、再溶解俊短時間のうちに、この不純物混入量の
少ない溶湯を背後から真空吸引した鋳型に注湯すること
により、型の隅にまでよく湯の回った、欠陥のない鋳物
が製造できる。
程からなる。 イ） Ｔ１およびＡＩを配合して不活性ガス雰囲気下に
プラズマアーク加熱により溶解し、プラスマスカルキャ
スティング法またはプラズマプログレッシブキャスティ
ング法により鋳造してインゴットとすること、 口） 上記インゴットを５０Ｔｏｒｒ以上の圧力の不活
性ガス雰囲気下で誘導加熱により再溶解すること、およ
び ハ） 得られたＴｉ−Ａｌ！合金溶湯を、背後を真空吸
引したセラミックス鋳型に注湯して所望の形状に鋳造す
ること。 前記のイ）工程において、プラズマプログレッシブキャ
スティング法によって製造したインゴットを消耗電極と
して真空アーク再溶解を行ない、得られたＴｉ −ＡＩ
！合金インゴットを口）工程の再溶解に使用すれば、酸
素などの不純物含有量を一層低くできて好ましい。 鋳型への注湯は、吸い上げ法、すなわち吸上管を有する
鋳型を用い、溶湯に３００Ｔｏｒｒ以上の不活性ガス圧
力を加えて押し上げることによって行なってもよいし、
落し込み法、すなわち鋳込み湯口を取り付けた鋳型を用
い、湯口から流し込むことによってもよい。 前者の方
が、溶解材料の製品歩留りがよいことはもちろんである
。 【作 用】 プラズマアーク加熱による溶解は、不活性ガス雰囲気に
して水冷銅ルツボまたは水冷銅モールドを使用するので
、従来の耐火物ルツボを使用した場合のように、溶湯金
属と耐火物材料の反応による酸素などの混入が問題にな
らない。 このようにして、いったんＴｉ ＡＮ金属間化合物を主
構成相とする合金のインゴットをつくり、それを鋳造の
ための溶解母材とすることで、鋳造のための溶湯を直接
溶製しようとするときに遭遇する問題が避けられる。 そして、溶解母材を耐火物ルツボを用い５０Ｔ ｏｒｒ
以上の不活性ガス雰囲気下で誘導加熱により再溶解する
と、溶解は短時間で行なえるから、耐火物と溶湯との反
応による不純物母の増大は、あまり問題にならない。
そこで、再溶解俊短時間のうちに、この不純物混入量の
少ない溶湯を背後から真空吸引した鋳型に注湯すること
により、型の隅にまでよく湯の回った、欠陥のない鋳物
が製造できる。
溶解原料として低酸素スポンジＴｉ （ｆｌｕ素含素
置有量３０ ｐＤＩ）および高純度へ１ショット（９９
゜９％ＡＩ！ ＞を用い、それらをＴｉ−３６％八１へ
なるように配合して、下記の方法でインゴットを鋳造し
た。 （ＰＳＣ法） Ａｒプラズマ・アーク・トーチを３本備えた最大出力４
００ｋＷのスカル炉を使用し、内径３４０ｍ、深さ１２
０ｍの水冷銅ルツボに溶解原料を入れて、Ａｒ雰囲気下
で３０分間加熱することにより溶解した。 ルツボを傾
動して直径１００ｍの円柱状金型に鋳込み、重量的８Ｋ
ｇのインゴットを鋳造した。 （ＰＰＣ法） 上記と同じＡｒプラズマ・アーク炉を用い、内径２００
７７１１１１の水冷銅モールドに、Ａｒ雰囲気下で溶解
原料を少しずつ加えながら加熱して溶解し、ルツボ底部
のスタブを４７ｃｍ／ｈｒの速度で引き下げ、長さ９０
０ｍ、重量的７０ＫＨのインゴットを製造した。 （ＰＰＣ−ＶＡＲ法） 上記のＰＰＣ法で製造した積層インゴットを消耗電極と
し、最大出力６００Ａの真空アーク炉で再溶解し、内径
２４０ｍｍの水冷銅ルツボに鋳込んでインゴットにした
。 （従来法） 比較のため、ＣａＯ製ルツボに溶解原料を入れ、Ａｒ
１００Ｔｏｒｒの雰囲気下で真空誘導炉加熱により溶解
した。 ２０分間保持俊、直径６０７１１１１１の鋳型
に鋳込んで重信的２．５Ｋｇのインゴットを得た。 各方法で製造したインゴットの化学組成を表に示す。
表から明らかなように、従来法にくらべて、ＰＳＣ法、
ＰＰＣ法およびＰＰＣ−ＶＡＲ法で製造したインゴット
は、酸素などの不純物含有量が低く、Ｔｉ −Ａ１１合
金鋳物の溶解母材に適している。 ターボ・チャージャーのホット・ホイールを製造するた
めのセラミックス鋳型を、ロストワックス法により製造
した。 鋳型は吸い上げ型と落し込み型であって、それ
ぞれ２０個とりである。 鋳型材料は、スラリーに溶融シリカ、ジルコンフラワー
およびコロイダルシリカを、スタッコ材にジルコンサン
ドおよびアルミナシリケートを、それぞれ用いた。 容量３０に９のＣａＯ製ルツボに、前記のＰＳＣ法で製
造したＴｉ −１！合金インゴット１２に３を入れ、Ａ
ｒ ２００Ｔｏｒｒの雰囲気下で、高周波誘導加熱によ
り溶解した。 上記のセラミックス鋳型を１１００℃に
加熱して直ちに鋳造装置に取り付け、鋳型背後を真空吸
引するとともに、溶解室のＡ「圧力は６００ＴＯｒｒに
調整した。 吸い上げ法の場合は、鋳型の吸上管を溶湯中に入れ、溶
解室のＡｒ圧力（６００Ｔｏｒｒ ）と背後の真空との
圧力差で溶湯を押し上げて鋳型中に移すことにより、落
し込み法の場合は誘導炉を傾動して溶湯を重力で流し込
むことにより、それぞれ鋳造した。 このようにして得たホット・ホイールは、すべて翼部先
端まで湯が回った健全な鋳造物であって、欠陥品はなか
った。 比較のために、ターボ・チャージャーのホット・ホイー
ル１個を取り付けたセラミック鋳型で、前記の従来材を
溶解した溶湯の落し込み鋳造を行ったところ、翼端の薄
肉部に欠肉が生じていた。 ＲユΩ四男 本発明のＴｉ −Ａ、ｌ１合金鋳物の製造方法によれば
、欠肉やピンホールなどの欠点がない精密鋳造鋳物が（
ｑられる。 製品への不純物とくに酸素の混入量を低く
抑えられ、材料のもつすぐれた機械的特性を保持するこ
とができる。
置有量３０ ｐＤＩ）および高純度へ１ショット（９９
゜９％ＡＩ！ ＞を用い、それらをＴｉ−３６％八１へ
なるように配合して、下記の方法でインゴットを鋳造し
た。 （ＰＳＣ法） Ａｒプラズマ・アーク・トーチを３本備えた最大出力４
００ｋＷのスカル炉を使用し、内径３４０ｍ、深さ１２
０ｍの水冷銅ルツボに溶解原料を入れて、Ａｒ雰囲気下
で３０分間加熱することにより溶解した。 ルツボを傾
動して直径１００ｍの円柱状金型に鋳込み、重量的８Ｋ
ｇのインゴットを鋳造した。 （ＰＰＣ法） 上記と同じＡｒプラズマ・アーク炉を用い、内径２００
７７１１１１の水冷銅モールドに、Ａｒ雰囲気下で溶解
原料を少しずつ加えながら加熱して溶解し、ルツボ底部
のスタブを４７ｃｍ／ｈｒの速度で引き下げ、長さ９０
０ｍ、重量的７０ＫＨのインゴットを製造した。 （ＰＰＣ−ＶＡＲ法） 上記のＰＰＣ法で製造した積層インゴットを消耗電極と
し、最大出力６００Ａの真空アーク炉で再溶解し、内径
２４０ｍｍの水冷銅ルツボに鋳込んでインゴットにした
。 （従来法） 比較のため、ＣａＯ製ルツボに溶解原料を入れ、Ａｒ
１００Ｔｏｒｒの雰囲気下で真空誘導炉加熱により溶解
した。 ２０分間保持俊、直径６０７１１１１１の鋳型
に鋳込んで重信的２．５Ｋｇのインゴットを得た。 各方法で製造したインゴットの化学組成を表に示す。
表から明らかなように、従来法にくらべて、ＰＳＣ法、
ＰＰＣ法およびＰＰＣ−ＶＡＲ法で製造したインゴット
は、酸素などの不純物含有量が低く、Ｔｉ −Ａ１１合
金鋳物の溶解母材に適している。 ターボ・チャージャーのホット・ホイールを製造するた
めのセラミックス鋳型を、ロストワックス法により製造
した。 鋳型は吸い上げ型と落し込み型であって、それ
ぞれ２０個とりである。 鋳型材料は、スラリーに溶融シリカ、ジルコンフラワー
およびコロイダルシリカを、スタッコ材にジルコンサン
ドおよびアルミナシリケートを、それぞれ用いた。 容量３０に９のＣａＯ製ルツボに、前記のＰＳＣ法で製
造したＴｉ −１！合金インゴット１２に３を入れ、Ａ
ｒ ２００Ｔｏｒｒの雰囲気下で、高周波誘導加熱によ
り溶解した。 上記のセラミックス鋳型を１１００℃に
加熱して直ちに鋳造装置に取り付け、鋳型背後を真空吸
引するとともに、溶解室のＡ「圧力は６００ＴＯｒｒに
調整した。 吸い上げ法の場合は、鋳型の吸上管を溶湯中に入れ、溶
解室のＡｒ圧力（６００Ｔｏｒｒ ）と背後の真空との
圧力差で溶湯を押し上げて鋳型中に移すことにより、落
し込み法の場合は誘導炉を傾動して溶湯を重力で流し込
むことにより、それぞれ鋳造した。 このようにして得たホット・ホイールは、すべて翼部先
端まで湯が回った健全な鋳造物であって、欠陥品はなか
った。 比較のために、ターボ・チャージャーのホット・ホイー
ル１個を取り付けたセラミック鋳型で、前記の従来材を
溶解した溶湯の落し込み鋳造を行ったところ、翼端の薄
肉部に欠肉が生じていた。 ＲユΩ四男 本発明のＴｉ −Ａ、ｌ１合金鋳物の製造方法によれば
、欠肉やピンホールなどの欠点がない精密鋳造鋳物が（
ｑられる。 製品への不純物とくに酸素の混入量を低く
抑えられ、材料のもつすぐれた機械的特性を保持するこ
とができる。
Claims (4)
- （１）下記の諸工程からなる、ＴｉＡｌ金属間化合物を
主構成相とするＴｉ−Ａｌ合金鋳物の製造方法 イ）ＴｉおよびＡｌを配合して不活性ガス雰囲気下にプ
ラズマアーク加熱により溶解し、プラスマスカルキャス
ティング法またはプラズマプログレッシブキャスティン
グ法により鋳造してインゴットとすること、 ロ）上記インゴットを５０Ｔｏｒｒ以上の圧力の不活性
ガス雰囲気下で誘導加熱により再溶解すること、および ハ）得られたＴｉ−Ａｌ合金溶湯を、背後を真空吸引し
たセラミックス鋳型に注湯して所望の形状に鋳造するこ
と。 - （２）前記イ）工程において、プラズマプログレッシブ
キャスティング法により鋳造したインゴットを消耗電極
として真空アーク再溶解を行ない、得られたインゴット
をロ）工程の再溶解に使用する特許請求の範囲第１項の
製造方法。 - （３）鋳型への注湯を、吸上管を有する鋳型を用い、溶
湯に３００Ｔｏｒｒ以上の不活性ガス圧力を加えて押し
上げることによって行なう特許請求の範囲第１項の製造
方法。 - （４）鋳型への注湯を、鋳込み湯口を取り付けた鋳型を
用い、落し込み法によって行なう特許請求の範囲第１項
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10678387A JP2595534B2 (ja) | 1987-04-30 | 1987-04-30 | Ｔｉ−Ａ▲ｌ▼合金鋳物の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10678387A JP2595534B2 (ja) | 1987-04-30 | 1987-04-30 | Ｔｉ−Ａ▲ｌ▼合金鋳物の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63273562A true JPS63273562A (ja) | 1988-11-10 |
| JP2595534B2 JP2595534B2 (ja) | 1997-04-02 |
Family
ID=14442497
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10678387A Expired - Lifetime JP2595534B2 (ja) | 1987-04-30 | 1987-04-30 | Ｔｉ−Ａ▲ｌ▼合金鋳物の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2595534B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5311655A (en) * | 1990-10-05 | 1994-05-17 | Bohler Edelstahl Gmbh | Method of manufacturing titanium-aluminum base alloys |
| JP2007032868A (ja) * | 2005-07-22 | 2007-02-08 | Sanki Dengyo Kk | スラグの除去方法および装置 |
| JP2008534287A (ja) * | 2005-04-07 | 2008-08-28 | アー エル デー ヴァキューム テクノロジーズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 特にチタンアルミナイドから成る多数の構成部材を製作するための方法および該方法を実施するための装置 |
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1987
- 1987-04-30 JP JP10678387A patent/JP2595534B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2595534B2 (ja) | 1997-04-02 |
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