JPH01108352A - 金属圧密化素材の製造法 - 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】 に鍛造加工が可能であると同時に高温クリープ強度を向
上させることが可能な金属圧密化素材の製造に好適な金
属圧密化素材の製造法に関する。

（従来の技術〕 Ｎｉ基超超合金γ′相を析出強化させた耐熱合金である
が高温強度が高く鍛造加工ができないため鋳造で製品が
作られている。そのため、複雑な形状の製品は鋳造では
できにくい、鋳造欠陥を必然的に含むため強度信頼性が
劣る等の問題点があった。それに対して、近年、微細結
晶粒を有し、変形しやす′＜シたＮｉ基超超合金粉末あ
らかじめ作製し、それを圧密化させて製品を作るという
方法が採用されはじめている。当該方法では、粉末の結
晶粒が小さいため圧密化した材料も結晶粒が小さくなり
、その結果、超塑性現象を発現し鍛造加工が可能なため
上記問題点を解決することが可能である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記従来技術では、結晶粒粗大化の点に
ついて十分な配慮がなされておらず、種種処理を加えて
も結晶粒はたかだか数百μｍしか大きくならないという
問題点があった。高温クリープ強度は結晶粒が大きいほ
ど優れる。しかしながら、上記従来技術では結晶粒が数
百μｍしか大きくならないため高温クリープ強度が弱い
。

本発明の目的は、鍛造加工が可能であると同時に、高温
クリープ強度向上のために必須条件である結晶粒粗大化
が可能な金属圧密化素材のＩ２造法を提供することにあ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明を概説すれば、本発明は金属圧密化素材の製造法
に関する発明であって、ロール法で急速凝固させて作製
した金属薄帯を金属製缶に封入する工程、それらを熱間
塑性加工により一体化させる工程、及び薄帯合金の析出
相の固溶温度以上の温度で加熱して結晶粒を粗大化させ
る工程の各工程を包含することを特徴とする。

圧密化及び鍛造加工を可能にするためには、圧密化させ
る原材料の結晶粒が微細で超塑性現象を発現させること
が好ましい。

また、素材の結晶粒を粗大化させるためには、素材中に
存在する結晶粒界が移動、消滅しやすいように転位密度
の低い結晶粒が得られる状態にする必要があり、そのた
めには素材内部に再結晶の駆動力となる再結晶エネルギ
ーが大量に付与されていることが重要である。結晶は再
結晶すると転位密度が極めて小さくなり、結晶粒界の移
動、消滅による粒成長がしやすくなる。更に、粒界移動
に対しての障害となる不純物をできるだけ少なくするこ
とが肝要であり、以上のような内容を満たす原材料を用
いて圧密化することが重要である。

以上の課題は、ＪＪＫ材料としてロール法、特に双ロー
ル法で作製された薄帯を用いることにより解決できる。

すなわち、ロール法、特に双ロール法では溶湯を急速圧
延により急速凝固させて薄帯を製造する。そのため結晶
粒が微細化されると共に。

他のプロセスでは実現できない大きな歪エネルギーが薄
帯内部に蓄積され、これが素材内部の再結晶エネルギー
として大きな効果を示す。

更に、薄帯は粉末と比べて表面積が極めて少なくなって
いることから１表面に本質的に存在する吸着酸素あるい
は酸化物も低減化されており、結果として、不純物量が
少なくなっている。

以上のような原材料を用いて圧密化した素材を析出相が
固溶する温度以上で加熱すると、粒界は。

移動に対しての障害となりつる相が存在しないために、
極めて大きく移動あるいは消滅することにより、結晶粒
を粗大化させることが可能となる。

なお、本発明において、再結晶した後の加熱時に加工及
び加熱を繰返すことは、再結晶粒内の粒界に粒界移動エ
ネルギーを付与することになり、このことは粒界移動を
促進し粒成長を高めることになる。

また、本発明は、双ロール法を用いて作製する薄帯を使
用するのが最も好ましいが、圧密化原材料の表面がきれ
いという点では単ロール法を用いても可能である。この
場合、圧密化素材内部に歪エネルギーを蓄積させるため
に、薄帯合金の析出相の固溶温度以上で歪エネルギーを
与えるとよい。

析出相固溶温度未満では結晶粒が微細なため超塑性変形
するので有効な歪エネルギーを与えることができない。

なお１本発明を製品形状に適用する場合、あらかじめ上
述の方法で素材作製後、素材をプレス等で製品形状に鍛
造加工し、その後に薄帯合金の析出相固溶温度以上で加
熱し結晶粒を粗大化してもよい。

また、本発明における析出相の中には、炭化物は含まな
い、これは、１２００℃では炭化物は生成しているが、
それでも粗大化は可能であるからである。

また１本発明の具体例としては、金属薄帯が、Ａｌ１．
Ｔｉを含むＮｉ合金で、粗大化の加熱温度が、該Ｎｉ合
金のγ′相の固溶温度以上である例がある。

第１図は、本発明による方法で結晶粒を粗大化させたγ
′析析出強化型Ｎｉ超超合金圧密化素材１例の金属組織
の光学顕微鏡写真であり、結晶粒が約２０００μｍと大
きく粗大化している。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが１
本発明はこれら実施例に限定されない。

実施例１ 用いた薄帯合金組成は、重量％で、０．１６Ｃ−９、５
Ｇ　ｏ　−１４、ＯＣｒ　−４、ＯＷ　−３、９Ｍ　。

−３，０Ａｌ−５，０Ｔｉ−０，０ＩＢ−０，０４Ｚｒ
−残Ｎｉである。

薄帯の製造は、ロール周速１５ｍ／ｓでＣｕ−Ｂｅ製双
ロール法を用いて作製した。この時のロール圧力は７０
０ｋｇｆであり、薄帯形状は厚さ約７０　μｍ、幅７１
Ｉａである。

得られた薄帯は、第２図に模式的に示した方法により圧
密化した６すなわち第２図は圧密化の方法を示す工程図
であり、符号１は金属薄帯、２は金属製缶、３はキャッ
プ、４はダイス、５はプレス台を意味する。ＳＵＳ製缶
２に約２１長さに切断した薄帯１を充てんした。充てん
率は７０％である。充てん後、キャップ３をかぶせて真
空封止した。真空封止した缶を、１２００℃で３０分加
熱後、Ｍｏ合金ＴＺＭ製ダイス４を用いて、熱間押出し
法により熱間塑性加工して薄帯を一体化させた。この時
の押出し圧は２００ｔｏｎであり、押出し比は６：１で
ある。

押出し後の組織を、第３図に示す、すなわち第３図は本
発明における熱間押出し後の金属組織の１例の光学顕微
鏡写真である。第３図では中央に約５００μｍ程度の結
晶粒が認められるが粉末圧密化材では、結晶粒径は粗大
化してもたかだか２００μｍ程度である。このような差
は、用いた原材料が、双ロール法により再結晶エネルギ
ーを付与された薄帯であるからであり、その結果として
、結晶は再結晶し、粒界が移動しやすくなってその結果
粒成長を起したのである。その後、押出しのあとに粒界
移動エネルギーを付与するため９５０”Ｃでスウエージ
ング加工し、更に１２００℃で１ｈ加熱することによっ
て第１図で示した粗大結晶粒を得ることができた。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、圧密化素材の結
晶粒を大きくすることができるので、高温クリープ強度
を向上させることが可能な金属圧密化素材を製造するこ
とができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による金属圧密化素材の１例の金属組織
の光学顕微鏡写真、第２図は圧密化の方法を示す工程図
、第３図は本発明における熱間押出し後の金属組織の１
例の光学顕微鏡写真である。 １・・・金属薄帯、２・・・金属製缶、３・・・キャッ
プ、４５・・ダイス、５・・・プレス台。 工業技術院長　飯塚十三 市１図 ２００μｍ Ｉ＋−〇」 光３図 し＝、」

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ロール法で急速凝固させて作製した金属薄帯を金属
   製缶に封入する工程、それらを熱間塑性加工により一体
   化させる工程、及び薄帯合金の析出相の固溶温度以上の
   温度で加熱して結晶粒を粗大化させる工程の各工程を包
   含することを特徴とする金属圧密化素材の製造法。 ２、該結晶粒の粗大化工程において、加熱と加工を繰返
   して付与する特許請求の範囲第１項記載の金属圧密化素
   材の製造法。 ３、該一体化工程後、製品形状に鍛造加工し、その後に
   結晶粒の粗大化を行う特許請求の範囲第１項又は第２項
   記載の金属圧密化素材の製造法。 ４、該金属薄帯が、Ｎｉを主成分としＡｌ及びＴｉを含
   むＮｉ合金であり、該結晶粒の粗大化の加熱温度が、該
   Ｎｉ合金の析出相であるγ′相の固溶温度以上である特
   許請求の範囲第１項〜第３項のいずれか１項に記載の金
   属圧密化素材の製造法。