JPH01111858A - チタン−アルミニウム系合金 - Google Patents
チタン−アルミニウム系合金Info
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- JPH01111858A JPH01111858A JP26621387A JP26621387A JPH01111858A JP H01111858 A JPH01111858 A JP H01111858A JP 26621387 A JP26621387 A JP 26621387A JP 26621387 A JP26621387 A JP 26621387A JP H01111858 A JPH01111858 A JP H01111858A
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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
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は新規なチタン−アルミニウム系合金、特に高温
耐酸化性を改善し、更に耐熱衝撃性も改善されたチタン
−アルミニウム系合金に関するものである。
耐酸化性を改善し、更に耐熱衝撃性も改善されたチタン
−アルミニウム系合金に関するものである。
近年チタン−アルミニウム系合金はエンジンやタービン
の部材の素材として用いられている。このチタン−アル
ミニウム系合金は一般にチタンとアルミニウムとの金属
間化合物でありTLAI。
の部材の素材として用いられている。このチタン−アル
ミニウム系合金は一般にチタンとアルミニウムとの金属
間化合物でありTLAI。
T l 3 A Dを主体としアルミニウムを14〜3
6frm%含有する合金である。この合金には更にこれ
らの性質を改善するためにNb、 W、 V、 Mn。
6frm%含有する合金である。この合金には更にこれ
らの性質を改善するためにNb、 W、 V、 Mn。
Ni、B等の添加元素を一種又は数種少量含有せしめる
ことができる。
ことができる。
このような金属間化合物からなるチタン−アルミニウム
系合金は、金属とセラミックの性質をあわせもち、その
比重が鋼の約48〜52%、チタンとバナジウムその他
との固溶体からなるチタン合金の82〜91%と低く、
高温での比強度にすぐれ、又弾性係数の高い材料である
ため上述のようにエンジンやタービンの材料として用い
られている。例えば特開昭61−229901号公報に
はターボチャージャーのタービンロータをチタン−アル
ミニウム系合金によって形成される発明が記載され、タ
ービンの応答性と信頼性の改善が図られている。しかし
ながらそこにはタービンロータに必要な高温耐酸化性に
対する配慮がみられない。
系合金は、金属とセラミックの性質をあわせもち、その
比重が鋼の約48〜52%、チタンとバナジウムその他
との固溶体からなるチタン合金の82〜91%と低く、
高温での比強度にすぐれ、又弾性係数の高い材料である
ため上述のようにエンジンやタービンの材料として用い
られている。例えば特開昭61−229901号公報に
はターボチャージャーのタービンロータをチタン−アル
ミニウム系合金によって形成される発明が記載され、タ
ービンの応答性と信頼性の改善が図られている。しかし
ながらそこにはタービンロータに必要な高温耐酸化性に
対する配慮がみられない。
上記の様な金属間化合物からなるチタンアルミニウム系
合金はアルミニウム含有量が14〜36重量%と多いた
め元来高温耐酸化性のすぐれた材料であるが、アルミニ
ウムの含有量がT 13 A IIより多いT i A
ll (AN−36重量%)でも700℃を越えると
温度上昇につれ酸化が顕著となり無視できなくなる。即
ち700℃以下の温度域では該合金は軽量で高温比強度
が高く、他の金属では得難い特徴を有するが700℃を
超える領域では寿命が短くなり、用途を限定せざるを得
なくなる。
合金はアルミニウム含有量が14〜36重量%と多いた
め元来高温耐酸化性のすぐれた材料であるが、アルミニ
ウムの含有量がT 13 A IIより多いT i A
ll (AN−36重量%)でも700℃を越えると
温度上昇につれ酸化が顕著となり無視できなくなる。即
ち700℃以下の温度域では該合金は軽量で高温比強度
が高く、他の金属では得難い特徴を有するが700℃を
超える領域では寿命が短くなり、用途を限定せざるを得
なくなる。
この高温耐酸化性を改善するために各種の表面処理が考
えられるが、一般にその処理法或いは被処理材料によっ
てはその処理によってえられた被膜が加熱冷却による熱
衝撃を繰返し受ける厳しい環境下では剥離を生じるおそ
れがあった。
えられるが、一般にその処理法或いは被処理材料によっ
てはその処理によってえられた被膜が加熱冷却による熱
衝撃を繰返し受ける厳しい環境下では剥離を生じるおそ
れがあった。
かくて本発明はまず、700℃を超える温度域でも寿命
の長い高温耐酸化性にすぐれたチタン−アルミニウム系
合金を提供することを目的とするものである。
の長い高温耐酸化性にすぐれたチタン−アルミニウム系
合金を提供することを目的とするものである。
本発明はまたかかる高温耐酸化性とともに耐熱衝撃性に
すぐれたチタン−アルミニウム系合金を提供することを
目的とするものである。
すぐれたチタン−アルミニウム系合金を提供することを
目的とするものである。
本発明者らの研究、実験によれば、かかる目的は、チタ
ン−アルミニウム系合金の表面にアルミニウム濃度60
〜70重量%のチタン−アルミニウム金属間化合物から
なる合金被覆を施すことによって、またチタン−アルミ
ニウム系合金の表面にアルミニウム濃度60〜70重量
%のチタン−アルミニウム金属間化合物、更にその内側
にアルミニウム濃度36〜60重量%のチタン−アルミ
ニウム金属間化合物からなる合金被覆を施すことによっ
て達成されることが見出されたのである。
ン−アルミニウム系合金の表面にアルミニウム濃度60
〜70重量%のチタン−アルミニウム金属間化合物から
なる合金被覆を施すことによって、またチタン−アルミ
ニウム系合金の表面にアルミニウム濃度60〜70重量
%のチタン−アルミニウム金属間化合物、更にその内側
にアルミニウム濃度36〜60重量%のチタン−アルミ
ニウム金属間化合物からなる合金被覆を施すことによっ
て達成されることが見出されたのである。
本発明はまず表面にアルミニウム濃度60〜70重量%
のチタン−アルミニウム金属間化合物を有する金属被覆
を施してなるチタン−アルミニウム系合金を提供するも
のである。
のチタン−アルミニウム金属間化合物を有する金属被覆
を施してなるチタン−アルミニウム系合金を提供するも
のである。
かかる合金被覆はチタン−アルミニウム系合金にアルミ
ニウム滲透処理法を施すことによって生成される。この
アルミニウム滲透処理法は、通常アルミニウム粉、アル
ミナ粉と滲透促進剤たる塩化アンモニウム粉を混合して
なるアルミニウム滲透剤を半密閉容器に充填し、この中
に処理されるべきチタン−アルミニウム系合金部材を埋
め込んでから600〜1000℃の温度に5〜15時間
、好ましくは約10時間加熱することにより行われる。
ニウム滲透処理法を施すことによって生成される。この
アルミニウム滲透処理法は、通常アルミニウム粉、アル
ミナ粉と滲透促進剤たる塩化アンモニウム粉を混合して
なるアルミニウム滲透剤を半密閉容器に充填し、この中
に処理されるべきチタン−アルミニウム系合金部材を埋
め込んでから600〜1000℃の温度に5〜15時間
、好ましくは約10時間加熱することにより行われる。
尚、被処理物たるチタン−アルミニウム系合金としては
前述のような添加元素を一種乃至数種少量含何せしめた
ものも用いられる。
前述のような添加元素を一種乃至数種少量含何せしめた
ものも用いられる。
このようなアルミニウム滲透処理法によってアルミニウ
ム濃度14〜36重量%の金属間化合物たるチタン−ア
ルミニウム系合金の表面にアルミニウム濃度60〜70
重量%に及ぶ金属間化合物A II 3 T iからな
り、厚み、5〜50ミクロン、硬度450〜650mH
vを有する合金被覆が形成される。この合金被覆内のア
ルミニウム濃度はほぼ均一であり、内部素材部近傍でも
同様な濃度を有している。
ム濃度14〜36重量%の金属間化合物たるチタン−ア
ルミニウム系合金の表面にアルミニウム濃度60〜70
重量%に及ぶ金属間化合物A II 3 T iからな
り、厚み、5〜50ミクロン、硬度450〜650mH
vを有する合金被覆が形成される。この合金被覆内のア
ルミニウム濃度はほぼ均一であり、内部素材部近傍でも
同様な濃度を有している。
このA 13 T tは非常に高温耐酸化性の優れた化
合物であるために、Afl 3 T iを表面に被覆さ
せることにより、チタン−アルミニウム系合金の高温耐
酸化性を大幅に向上させることができる。
合物であるために、Afl 3 T iを表面に被覆さ
せることにより、チタン−アルミニウム系合金の高温耐
酸化性を大幅に向上させることができる。
本発明はまた表面に上記の如き60〜70重量%のアル
ミニウム濃度の金属間化合物からなる合金被覆を施すと
ともに、その内側に向けて漸次アルミニウム濃度が減少
するようにアルミニウム濃度勾配を設け、アルミニウム
濃度が素地合金の濃度から表面被覆の濃度の間の36〜
60重量%である1〜数層の合金被覆を施してなる、チ
タン−アルミニウム系合金を提供するものである。
ミニウム濃度の金属間化合物からなる合金被覆を施すと
ともに、その内側に向けて漸次アルミニウム濃度が減少
するようにアルミニウム濃度勾配を設け、アルミニウム
濃度が素地合金の濃度から表面被覆の濃度の間の36〜
60重量%である1〜数層の合金被覆を施してなる、チ
タン−アルミニウム系合金を提供するものである。
このようなチタン−アルミニウム系合金は、上記のよう
にアルミニウム滲透処理を施し、そこに生成したA I
! 3 T i合金層を熱処理することにより得られる
。かかる隼処理は、通常アルゴンガスの如き不活性ガス
雰囲気中又は真空中で行なわれる。従ってアルミニウム
滲透処理後、半密閉容器内の滲透剤から被処理剤を取出
し、これを上記の如き不活性ガス雰囲気中又は真空中に
入れ約1000℃以上の温度で2〜10時間熱処理する
ことによって、表面のA II 3 T 1合金被覆層
から、A、Q 2TiSTiAIと漸次表層部から素地
へとアルミニウム濃度を下げる合金被覆が内側に形成さ
れる。この場合アルミニウム濃度が少しづつ低下し、緩
かな勾配を構成する場合とアルミニウム濃度が36〜6
0重量%の範囲で階段状に低下する1層又は数層の合金
被覆が形成される場合とがある。
にアルミニウム滲透処理を施し、そこに生成したA I
! 3 T i合金層を熱処理することにより得られる
。かかる隼処理は、通常アルゴンガスの如き不活性ガス
雰囲気中又は真空中で行なわれる。従ってアルミニウム
滲透処理後、半密閉容器内の滲透剤から被処理剤を取出
し、これを上記の如き不活性ガス雰囲気中又は真空中に
入れ約1000℃以上の温度で2〜10時間熱処理する
ことによって、表面のA II 3 T 1合金被覆層
から、A、Q 2TiSTiAIと漸次表層部から素地
へとアルミニウム濃度を下げる合金被覆が内側に形成さ
れる。この場合アルミニウム濃度が少しづつ低下し、緩
かな勾配を構成する場合とアルミニウム濃度が36〜6
0重量%の範囲で階段状に低下する1層又は数層の合金
被覆が形成される場合とがある。
この内側の合金被覆の厚みは一般に10〜100ミクロ
ン、その硬度は350〜450mHvの範囲である。
ン、その硬度は350〜450mHvの範囲である。
実施例1
材質T i AN (AN =36重量96)、寸法
3mmX 30m+iX 30111mの試片をアルミ
ニウム粉20重量%、アルミナ粉79. 5ffi量%
、塩化アンモニウム粉0.5重量%を混合してなる滲透
剤とともに半密閉容器に充填し、700℃に10時間加
熱してアルミニウム滲透処理を行った。表面に厚さ25
ミクロン、アルミニウム濃度64重量%のAR3T 1
合金被覆を存するチタン−アルミニウム系合金試片がえ
られた。
3mmX 30m+iX 30111mの試片をアルミ
ニウム粉20重量%、アルミナ粉79. 5ffi量%
、塩化アンモニウム粉0.5重量%を混合してなる滲透
剤とともに半密閉容器に充填し、700℃に10時間加
熱してアルミニウム滲透処理を行った。表面に厚さ25
ミクロン、アルミニウム濃度64重量%のAR3T 1
合金被覆を存するチタン−アルミニウム系合金試片がえ
られた。
この例でえられた試片の表面のX線回折結果を第1図の
Aに示す。回折ピークは同図Bに示すA、Q 3 T
iの一標準データによく一致しており、表面にA D
3 T tが形成されていることを示している。又えら
れた試片の合金波1!!層の厚さ方向の切断面の顕微鏡
写真を第2図に示す。更にこの合金被覆層のEPMA分
析結果を第3図に示す。
Aに示す。回折ピークは同図Bに示すA、Q 3 T
iの一標準データによく一致しており、表面にA D
3 T tが形成されていることを示している。又えら
れた試片の合金波1!!層の厚さ方向の切断面の顕微鏡
写真を第2図に示す。更にこの合金被覆層のEPMA分
析結果を第3図に示す。
実施例2
実施例1でえられた合金試片を次いでアルゴンガス雰囲
気中で1000℃で5時間加熱した。このようにアルミ
ニウム滲透処理と熱処理を行なったチタン−アルミニウ
ム系合金の合金被覆は第4図の顕微鏡写真から明らかな
ように二層に形成されている。
気中で1000℃で5時間加熱した。このようにアルミ
ニウム滲透処理と熱処理を行なったチタン−アルミニウ
ム系合金の合金被覆は第4図の顕微鏡写真から明らかな
ように二層に形成されている。
ここでえられた合金試片のEPMA分析結果を第5図に
示す。この定量分析による各測定位置におけるチタン、
アルミニウムの平均濃度値を次の第1表に示す。
示す。この定量分析による各測定位置におけるチタン、
アルミニウムの平均濃度値を次の第1表に示す。
第1表
この第1表から明らかなように、表面5ミクロンはアル
ミニウム濃度64重量%のA II 3 T を合金被
覆を形成し、内側16ミクロンはアルミニウム濃度53
重量%のAρ3Ti合金被覆を形成しており、結局上記
二層は表面AD B T i層、内側All 2 T
を層からなっており次いで、素材T i A1となって
いる。従って内側は表面に比べてアルミニウム濃度が低
くなって、濃度勾配が形成されている。
ミニウム濃度64重量%のA II 3 T を合金被
覆を形成し、内側16ミクロンはアルミニウム濃度53
重量%のAρ3Ti合金被覆を形成しており、結局上記
二層は表面AD B T i層、内側All 2 T
を層からなっており次いで、素材T i A1となって
いる。従って内側は表面に比べてアルミニウム濃度が低
くなって、濃度勾配が形成されている。
試験例1
実施例1と2でえられた合金試片各1ヶと同寸法の従来
品Ti−36AF合金試片1ヶを大気中にて900℃に
200時間連続加熱して各試片の重量変化を調査して、
高温耐酸化試験を行った。
品Ti−36AF合金試片1ヶを大気中にて900℃に
200時間連続加熱して各試片の重量変化を調査して、
高温耐酸化試験を行った。
この場合評価は単位面積当りの重量増加mg / ci
で表示し、重量増加の少ない程、高温耐酸化性がすぐれ
ている。その試験結果を次の第2表に示す。
で表示し、重量増加の少ない程、高温耐酸化性がすぐれ
ている。その試験結果を次の第2表に示す。
第2表
この第2表から明らかなように、本発明によってえられ
たチタン−アルミニウム合金の酸化増量は従来品のそれ
よりもはるかに低く、僅か1.3〜1.4%にしか達せ
ず、著しく優れた高温耐酸化性を有している。
たチタン−アルミニウム合金の酸化増量は従来品のそれ
よりもはるかに低く、僅か1.3〜1.4%にしか達せ
ず、著しく優れた高温耐酸化性を有している。
試験例2
上記実施例1と2でえられた合金試片を各2ケ大気中で
900℃で30分間加熱した後、10分間空冷すること
を1サイクルとし、300サイクル連続試験した。この
試験後各試片を切断し、検鏡したところ実施例1.2と
も合金被覆層に異常はなかった。
900℃で30分間加熱した後、10分間空冷すること
を1サイクルとし、300サイクル連続試験した。この
試験後各試片を切断し、検鏡したところ実施例1.2と
も合金被覆層に異常はなかった。
引き続き1000す、イクルまで実施したところ、実施
例1に1部合金被覆層に劣化の傾向がみられたが、実施
例2には全く異常が認められなかった。
例1に1部合金被覆層に劣化の傾向がみられたが、実施
例2には全く異常が認められなかった。
本発明のチタン−アルミニウム系合金は従来の同系合金
に比べて特に700℃以上の高温域においてはるかに良
好な高温耐酸化性を有するため寿命が大幅に延長し、更
に耐熱衝撃性も著しく向上しており、誠にを効である。
に比べて特に700℃以上の高温域においてはるかに良
好な高温耐酸化性を有するため寿命が大幅に延長し、更
に耐熱衝撃性も著しく向上しており、誠にを効である。
第1図は実施例1でえられた合金試料の表面のX線回折
結果を示す図(上段Aは実測データ、下段Bは標準デー
タを示す)、第2図は同試料の合金被覆部の厚さ方向の
切断面の金属組織を示す顕微鏡写真(300倍)、第3
図は同試料の合金被覆のEPMA分析結果を示す図、第
4図は実施例2でえられた合金試料の合金被覆部の厚さ
方向の切断面の金属組織を示す顕微鏡写真(700倍)
、第5図は同試料のEPMA分析結果を示す図である。 出願人代理人 佐 藤 −雄
結果を示す図(上段Aは実測データ、下段Bは標準デー
タを示す)、第2図は同試料の合金被覆部の厚さ方向の
切断面の金属組織を示す顕微鏡写真(300倍)、第3
図は同試料の合金被覆のEPMA分析結果を示す図、第
4図は実施例2でえられた合金試料の合金被覆部の厚さ
方向の切断面の金属組織を示す顕微鏡写真(700倍)
、第5図は同試料のEPMA分析結果を示す図である。 出願人代理人 佐 藤 −雄
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、表面にアルミニウム濃度60〜70重量%のチタン
−アルミニウム金属間化合物からなる合金被覆を施して
なる高温耐酸化性チタン−アルミニウム系合金。 2、表面にアルミニウム濃度60〜70重量%のチタン
−アルミニウム金属間化合物、その内側にアルミニウム
濃度36〜60重量%のチタン−アルミニウム金属間化
合物からなる合金被覆を施してなる、高温耐酸化性、耐
熱衝撃性チタン−アルミニウム系合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26621387A JPH01111858A (ja) | 1987-10-23 | 1987-10-23 | チタン−アルミニウム系合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26621387A JPH01111858A (ja) | 1987-10-23 | 1987-10-23 | チタン−アルミニウム系合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01111858A true JPH01111858A (ja) | 1989-04-28 |
| JPH0548296B2 JPH0548296B2 (ja) | 1993-07-21 |
Family
ID=17427832
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26621387A Granted JPH01111858A (ja) | 1987-10-23 | 1987-10-23 | チタン−アルミニウム系合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01111858A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0770702A1 (de) * | 1995-10-23 | 1997-05-02 | DECHEMA Deutsche Gesellschaft für Chemisches Apparatewesen, Chemische Technik und Biotechnologie e.V. | Verfahren zur Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit von Legierungen auf der Basis TiAl |
| JPWO2019123694A1 (ja) * | 2017-12-19 | 2021-01-14 | 株式会社Ihi | TiAl合金材及びその製造方法、並びにTiAl合金材の鍛造方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105648398B (zh) * | 2016-02-19 | 2018-06-05 | 同济大学 | 一种通过预氧化提高TiAl基合金高温抗氧化性能的方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4934889A (ja) * | 1972-07-31 | 1974-03-30 | ||
| JPS51122633A (en) * | 1975-04-19 | 1976-10-26 | Tohoku Daigaku Kinzoku Zairyo | Surface treatment process for hardening nonnferrous metals |
| JPS62165509A (ja) * | 1986-01-16 | 1987-07-22 | Toshiba Corp | タ−ビン翼 |
-
1987
- 1987-10-23 JP JP26621387A patent/JPH01111858A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPWO2019123694A1 (ja) * | 2017-12-19 | 2021-01-14 | 株式会社Ihi | TiAl合金材及びその製造方法、並びにTiAl合金材の鍛造方法 |
| JP2022130467A (ja) * | 2017-12-19 | 2022-09-06 | 株式会社Ihi | TiAl合金材及びその製造方法、並びにTiAl合金材の鍛造方法 |
| US11542574B2 (en) | 2017-12-19 | 2023-01-03 | Ihi Corporation | TiAl alloy member, method of manufacturing the same, and method of forging TiAl alloy member |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0548296B2 (ja) | 1993-07-21 |
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