KR970701798A - 금속 합금의 산화에 의해 생성된 반응 형성 세라믹을 포함하는 합성물, 합금 제품 및 이들의 제조방법(Composite article, alloy and method) - Google Patents

금속 합금의 산화에 의해 생성된 반응 형성 세라믹을 포함하는 합성물, 합금 제품 및 이들의 제조방법(Composite article, alloy and method)

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허셀 알. 헨슨
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Abstract

본 발명은 금속 본체에서 형성된 세라믹 본체와 다양한 세라믹 표면층은 니오븀, 탄탈 및 바나듐으로 구성된 그룹으로부터 선택된 소량의 금속과 함께 티타늄, 지르코늄, 혹은 하프늄을 포함하는 합금으로 이루어진 기판을 제공함으로써 얻어질 수 있다. 금속 산화물은 상기 금속 합금 기판의 제어된 산화에 의해 원위치에서 얻어질 수 있다. 또한 본 발명은 상기 티타늄과 지르코늄 합금이 소량의 니오븀 혹은 탄탈에 의해 급속한 산화에 대하여 부동태화되는 곳에서 특히 효과적이다. 또한, 선택된 금속 합금의 금속을 포함하는 산화물은 단일 결정 서멧 혹은 서멧 본체를 형성하기 위하여 선택된 산화체와 반응한 상기 금속 합금 조직 혹은 적절한 산화 상태 선택에 의해 조직을 통하여 형성될 수 있다.

Description

금속 합금의 산화에 의해 생성된 반응 형성 세라믹을 포함하는 합성물, 합금 제품 및 이들의 제조방법(Composite article, alloy and method)
본 내용은 요부공개 건이므로 전문내용을 수록하지 않았음
제1도는 700℃에서 특정 합금의 무게 이득을 표 3에 시간 함수로 나타낸 몇몇 결과를 그래프로 나타낸 도면.
제2도는 800℃에서 특정 합금의 무게 이득을 표 3에 시간 함수로 나타낸 몇몇 결과를 그래프로 나타낸 도면.
제3도는 다양한 양의 니요븀을 첨가한 Ti-Zr 합금에 대하여 산화율에 대한 효과를 그래프로 나타낸 도면.
제4도는 원자 비율에서 다양한 양의 니비늄을 첨가하여 부동태화된 과티타늄, 지르코늄 합금의 부동태화 범위를 원자 백분율로 도시한 3원 산화 다이어그램.
제5도는 레빈(Levin, E.)과 맥머디(H. McMurdie)에 의해 출판된 미국 세라믹 학회지 부록 169 페이지 요업가를 위한 상 다이어그램의 1500℃에서의 티타늄, 지르코늄 니오븀이 혼합된 산화물의 상 다이어리그램.
제6도는 750℃에서 10분 동안 공기에 산화시켜 본 발명에 따라 부동태화된 Ti-Zr-Nb 합금의 요동 샘플의 표면을 나타내는 현미경 사진.
제7도는 750℃에서 20분 동안 공기에 산화시켜 본 발명에 따라 부동태화된 Ti-Zr-Nb 합금의 요동 샘플의 표면을 나타내는 현미경 사진.
제8도는 750℃에서 30분 동안 공기에 산화시켜 본 발명에 따라 부동태화된 Ti-Zr-Nb 합금의 요동 샘플의 표면을 나타내는 현미경 사진.
제9도는 1200℃에서 한 시간 동안 질화된 순지르코늄의 현미경 사진.
제10도는 1200℃에서 한 시간 동안 질화된 티타늄의 현미경 사진.

Claims (19)

  1. 금속 합금의 산화에 의해 생성된 반응 형성 세라믹을 포함하는 제품에 있어서, 상기 합금은 적어도 제1금속인 티타늄과, 지르코늄과 하프늄 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 제2금속과, 니오븀, 탄탈, 바나듐 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 제3금속을 포함하고, 상기 제3금속은 약 300℃이상의 온도에서 상기 제1 및 제2금속의 예기되는 산화율을 완화하도록 충분한 양이 존재하고, 전체 합금은 선택된 상기 제1, 제2 및 제3금속에 대응하는 산화물 혹은 이들의 혼합 산화물로 부분적으로 혹은 완전히 변하도록 충분한 시간동안 약 800℃ 내지 1500℃ 사이의 온도에서 산화되고, 상기 산화물은 균일한 구멍을 가진 단단한 세라믹 제품을 생성하기 위하여 충분히 높은 온도에서 형성되는 것을 특징으로 하는 제품.
  2. 금속 합금의 산화에 의해 생성된 반응 형성 세라믹을 포함하는 제품에 있어서, 상기 합금은 적어도 제1금속인 티타늄과, 지르코늄과 하프늄 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 제2금속과, 니오븀, 탄탈, 바나듐 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 제3금속을 포함하고, 상기 제3금속은 약 300℃ 이상의 온도에서 상기 제1 및 제2금속의 예기되는 산화율을 완화하도록 상기 합금내에 충분히 많이 존재하고, 상기 합금은 상기 금속 합금제품의 표면을 선택된 상기 제1, 제2및 제3금속에 대응하는 산화물 혹은 이들의혼합 산화물로 완전히 변하시키도록 충분한 시간동안 약 300℃ 내지 800℃ 사이의 온도에서 산화되고, 상기 산화물 표면은 밀도가 높고, 단단하고, 매끄럽고 기본 금속 합금에 잘 고착되어 상기 선택된 제1, 제2 및 제3금속합금상에 형성된 표면 산화물층보다 더 우수한 충격력과 마손 저항을 나타내고, 여기서 다른 금속이 일반적으로 이용된 상기 온도의 공기에서 제어되지 않은 산화가 발생하는 비율로 존재할 때 상기 제3금속은 상기 금속합금의 다른 금속의 산화율을 완화하기 위하여 충분히 많이 존재하지 않는 것을 특징으로 하는 금속 합금의 산화에 의해 생성된 반응 형성 세라믹을 포함하는 제품.
  3. 합금에 있어서, 니오븀, 탄탈 혹은 바나듐 및 이들의 혼합물을 포함하는 그룹으로부터 선택된 적절한 양의 금속과 결합된 티타늄과 지르코늄 혹은 하프늄 혹은 이들의 혼합물을 포함하는 일반적으로 급속하게 산화가능한 합금을 반드시 포함하여 약 300℃와 800℃ 사이의 온도에서 일반적으로 상기 급속하게 산화가능한 합금의 산화 반응율을 충분히 완화하고, 이용된 온도에서 상기 합금이 상기 합금의 표면에 세라믹 산화물을 형성할 수 있도록 하고, 상기 금속 산화체의 세라믹 산화물은 단단하고, 밀도가 높고 상기 금속 합금에 부착되고, 상기 합금의 표면상에 25 미크론보다 더 두꺼운 두께로 형성될 수 있는 것을 특징으로 하는 합금.
  4. 합금에 있어서, 니오븀, 탄탈 혹은 바나듐 및 이들의 혼합물을 포함하는 그룹으로부터 선택된 효과적인 양의 금속과 결합된 티타늄과 지르코늄 혹은 하프늄 혹은 이들의 혼합물을 포함하는 일반적으로 급속하게 산화 가능한 금속 합금을 반드시 포함하여 약 800℃와 1500℃사이의 온도에서 일반적으로 상기 급속하게 산화가능한 합금의 산화 반응율을 충분히 완화하고, 상기 합금은 세라믹 산화물을 형성할 수 있는데 이것은 상기 합금이 상기 금속의 산화물을 포함하는 세라믹 산화물로 완전히 혹은 부분적으로 변함을 나타내고, 상기 세라믹 산화물은 균일한 미공을 가지는 것을 특징으로 하는 합금.
  5. 합금 기판상에 점착성의 세라믹 산화물의 단일 결정 표면층을 제조하는 방법에 있어서, 약 300℃와 800℃사이의 온도에서 티타늄 합금의 산화 반응율을 완화하기 위하여 충분한 양의 니오븀, 탄탈과, 바나듐과 이들의 혼합물을 포함하는 그룹으로부터 선택된 금속과 함께 티타늄과, 지르코늄, 혹은 하프늄 혹은 이들의 혼합물을 반드시 포함하는 합금을 제공하는 단계와, 충격과 마찰에 저항하는 충분한 두께의 점착성의 밀도가 높은 단일 결정층을 형성하기 위하여 충분한 시간동안 산화 기체 상태에서 약 300℃에서 800℃로 상기 합금을 가열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 성형된 금속 합금으로부터 부분적인 혹은 완전한 다공성의 세라믹 본체를 제조하는 방법에 있어서, 약 800℃와 1500℃ 사이의 온도에서 티타늄 합금의 산화 반응율을 완화하기 위하여 충분한 양의 니오븀, 탄탈과, 바나듐 혹은 이들의 혼합물을 포함하는 그룹으로부터 선택된 금속과 함께 티타늄과, 지르코늄, 혹은 하프늄 혹은 이들의 혼합물을 반드시 포함하는 합금을 제공하는 단계와, 균일한 미공을 가지는 세라믹 산화물을 형성하기 위하여 충분한 시간 동안 약 800℃에서 약 1500℃의 산화 기체 상태에서 상기 합금을 가열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 티타늄, 지르코늄, 혹은 하프늄과 니오븀, 탄탈, 바나듐과, 이들의 혼합물로 포함하는 그룹으로부터 선택된 금속의 합금에 있어서, 상기 합금은 도4의 3원 다선 상위 영역에 의해 제한된 화합물을 포함하고, 상기 합금은 또한 상기 소요되는 생성물을 형성하기 위한 충분한 시간동안 약 300℃에서 1500℃의 선결된 온도로 산화체와 접촉하여 가열될 때 상기 합금상의 표면 세라믹층 혹은 상기 합금으로부터 미공의 세라믹 본체를 형성하도록 산화될 수 있는 것을 특징으로 하는 티타늄, 지르코늄, 혹은 하프늄과 니오븀, 탄탈, 바나듐과, 이들의 혼합물을 포함하는 그룹으로부터 선택된 금속의 합금.
  8. 티타늄 합금에 있어서, 두 개의 부가적인 금속, 즉 지르코늄, 하프늄과 이들의 혼합물을 포함하는 그룹으로부터 선택된 제2금속과, 니오븀, 탄탈, 바나듐과, 이들의 혼합물을 포함하는 그룹으로부터 선택된 제3금속을 포함하고, 상기 제2 및 제3금속은 도22의 3원 다이어그램에 있는 빗금 영역 내의 각각의 Zr과 Nb 양과 대응하는 원자의 %양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 티타늄 합금.
  9. 티타늄-지르코늄-니오븀 합금에 있어서, 도22의 원자 퍼센트 3원 다이어그램에서 빗금 영역에 의해 한정된 Ti, Zr 및 Nb 합성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 티타늄-지르코늄-니오븀 합금.
  10. 제9항에 있어서, 상기 빗금 영역은 (a) 70Ti-20Zr-10Nb 80Ti-10Zr-10Nb 85Ti-10Zr-5Nb와 75Ti-20Zr-5Nb의 원자 백분율로 코너 포인트를 가지는 평행사변형과, (b) 70Ti-20Zr-10Nb- 75Ti-20Zr-5Nb와 60Ti-30Zr-10Nb의 원자 백분율을 코너 포인트를 가지는 인접 삼각형에 의해 제한된 최소의 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 티타늄-지르코늄-니오븀 합금.
  11. 제9항에 있어서, Zr은 약 22.6 내지 24.4원자%이고 Nb는 약 6.5 내지 7.7원자%인 것을 특징으로 하는 티타늄-지르코늄-니오븀 합금.
  12. 제9항에 있어서, Zr은 약 19.6원자%이고 Nb는 약 7.0원자%인 것을 특징으로 하는 티타늄-지르코늄-니오븀 합금.
  13. 제9항에 있어서, Zr은 약 34 내지 36%무게이고 Nb는 약 10 내지 11.5%무게인 것을 특징으로 하는 티타늄-지르코늄-니오븀 합금.
  14. 제9항에 있어서, Zr은 약 30무게%이고 Nb는 약 11무게%인 것을 특징으로 하는 티타늄-지르코늄-니오븀 합금.
  15. 제7항의 합금은 혼합 산화물 함유 세라믹 물질로 변환하는 방법에 있어서, 상기 합금을 세라믹 본체로 실질적으로 완전히 산화시키기 위하여 공기 중에서 제1온도까지 상기 합금을 가열하고, 그 다음에 5msi보다 더 작은 탄성력의 영(Youngs)의 계수를 가지는 합체된 산화물을 생성하기 위하여 충분한 시간동안 더 높은 온도까지 상기 산화된 합금 세라믹 본체를 가열하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제1온도는 약 1200℃이고 상기 제2온도는 약 1350℃인 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제15항에 있어서, 합체된 산화물은 3msi보다 더 작은 영의 탄성 계수를 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제8항의 합금을 세라믹 물질을 포함하는 혼합 산화물로 변환하는 방법에 있어서, 상기 합금을 실질적으로 완전히 산화시키기 위하여 제1온도의 공기중에서 상기 합금을 가열하고, 그 다음에 5msi보다 더 작은 영의 탄성 계수를 가지는 합체된 산화물을 생성하기 위하여 충분한 시간동안 더 높은 온도까지 상기 산화된 합금을 가열하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제9항의 합금은 세라믹 물질을 포함하는 혼합 산화물로 변환하는 방법에 있어서, 상기 합금을 실질적으로 완전히 산화시키기 위하여 제1온도의 공기에서 상기 합금을 가열하고, 그 다음에 5msi보다 더 작은 영의 탄성 계수를 가지는 합체된 산화물을 생성하기 위하여 충분한 시간동안 더 높은 온도로 가열하는 것을 특징으로 하는 방법.
    ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.
KR1019960705111A 1994-03-17 1995-03-17 금속 합금의 산화에 의해 생성된 반응 형성 세라믹을 포함하는 합성물, 합금 제품 및 이들의 제조방법(Composite article, alloy and method) KR970701798A (ko)

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