JPH02236233A - ＴｉＡｌ系合金インゴットの溶製方法 - Google Patents
ＴｉＡｌ系合金インゴットの溶製方法Info
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- JPH02236233A JPH02236233A JP5588689A JP5588689A JPH02236233A JP H02236233 A JPH02236233 A JP H02236233A JP 5588689 A JP5588689 A JP 5588689A JP 5588689 A JP5588689 A JP 5588689A JP H02236233 A JPH02236233 A JP H02236233A
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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、真空アーク再溶解法によるＴｉＡｌ系合金イ
ンゴットの溶製方法に関するものである． ［従来の技術コ Ｔ ｉ Ａ ｌ 、Ｔ ｉ ｓ Ａ ｌ等のＴｉＡｌ系
合金は軽量かつ高温における強度が高いので、軽量性を
要する高温用楕遣材料として注目され、研究開発が行わ
れている．これらの合金を溶製する場合、ＴｉとＡＩと
の融点の差が大きく、かつＴｉは活性な金属であるので
、高価なカルシア系の耐火物を用いて高周波誘導加熱に
より溶解するか、あるいは水冷鋼モールドを用いた真空
アーク再溶解法、プラズマビーム溶解法、電子ビーム溶
解法などの特殊な溶解法を用いている． 真空アーク再溶解法は、ＴｉとＡ１をその合金組成に合
わせて混合し、油圧プレスなどを用いて押し固めた素材
と溶接で接合し、これを電極として真空中でアーク放電
により溶解し、坩堝内に滴下せしめてプールを形成しな
がらその凝固によりインゴットを得る方法である．また
プラズマビム溶解法、電子ビーム溶解法は合金組成に応
じてハース上に供給される原料をプラズマビーム、電子
ビームにより溶解し、水冷鋼モールド内に滴下せしめ、
原料の溶解速度に対応して、インゴットをモールド下方
より引き抜く方法である．特開昭６３−１８３１８９号
公報に開示されているような高周波誘導加熱法において
は、カルシア系の耐火物を用いて高温溶解における、耐
火物による汚染を防止しようとしている。
ンゴットの溶製方法に関するものである． ［従来の技術コ Ｔ ｉ Ａ ｌ 、Ｔ ｉ ｓ Ａ ｌ等のＴｉＡｌ系
合金は軽量かつ高温における強度が高いので、軽量性を
要する高温用楕遣材料として注目され、研究開発が行わ
れている．これらの合金を溶製する場合、ＴｉとＡＩと
の融点の差が大きく、かつＴｉは活性な金属であるので
、高価なカルシア系の耐火物を用いて高周波誘導加熱に
より溶解するか、あるいは水冷鋼モールドを用いた真空
アーク再溶解法、プラズマビーム溶解法、電子ビーム溶
解法などの特殊な溶解法を用いている． 真空アーク再溶解法は、ＴｉとＡ１をその合金組成に合
わせて混合し、油圧プレスなどを用いて押し固めた素材
と溶接で接合し、これを電極として真空中でアーク放電
により溶解し、坩堝内に滴下せしめてプールを形成しな
がらその凝固によりインゴットを得る方法である．また
プラズマビム溶解法、電子ビーム溶解法は合金組成に応
じてハース上に供給される原料をプラズマビーム、電子
ビームにより溶解し、水冷鋼モールド内に滴下せしめ、
原料の溶解速度に対応して、インゴットをモールド下方
より引き抜く方法である．特開昭６３−１８３１８９号
公報に開示されているような高周波誘導加熱法において
は、カルシア系の耐火物を用いて高温溶解における、耐
火物による汚染を防止しようとしている。
［発明が解決しようとする課題］
しかしながら、従来法においては下記の問題点が発生し
ている．すなわち、 ■特開昭６３−１８３１８９号公報においては、ＴｉＡ
Ｉ系合金は活性であるので、カルシア系の耐火物を用い
て溶製しても、溶湯の温度が高い場合、溶解時間が長い
場合、溶解雰囲気の酸素分圧が高い場合に溶湯が汚染さ
れ、溶湯に含まれる酸素濃度が高くなる． ■プラズマビーム溶解法．電子ビーム溶解法においては
、モールド内で凝固したＴｉＡｌ系合金のシェル（凝固
初期に形成されたインゴット表面部分）が高温において
十分な強度を持たないので、インゴットの引き抜きが困
難である． ■水冷銅モールドを用いた真空アーク再溶解法において
も、シェル強度が不十分で、インゴットの割れが発生す
る．第３国は従来技術の説明図である．真空アーク再溶
解炉１において、スティンガーロッド２に電極１１を吊
り下げ、直流電源３から給電回路４を経て直流が供給さ
れ、電極１１の下端と溶融ブール１２との間に直流アー
ク１３が発生し、この熱によって電ｉｌｌが順次溶解さ
れ、溶滴１５が滴下して溶融プール１２を形成する．こ
の溶融ブール１２は水冷銅モールド７により冷却され、
インゴット１４が形成される．水冷銅モールドは水冷ジ
ャケット５の一部であり、冷却水６によって冷却される
．この冷却において、溶融プールと水冷銅モールドとの
間における温度勾配は極めて大きく、シェル内部に大き
な熱応力が発生すると考えられ、その熱応力によりイン
ゴットの割れが発生する． 本発明は上記の問題点を解決し、真空アーク再溶解法に
よって健全なインゴットを溶製する方法を提供すること
をその目的とするものである．［課題を解決するための
手段］ 本発明に係る、真空アーク再溶解法によるＴ ｉ Ａ
ｌ系合金インゴットの溶製方法は、水冷された金属製モ
ールド内にカーボンスリーブを挿入して、該合金素材を
該スリーブ内で真空溶解するＴｉＡｌ系合金インゴット
の溶製方法である．［作用］ 本発明における、真空アーク再溶解法によるＴｉＡ ｌ
系合金インゴットの溶製方法は、水冷された金属製モー
ルド内にカーボンスリーブを挿入して、該合金素材を該
スリーブ内で真空溶解するので、溶湯とカーボンスリー
ブとの界面における温度勾配が小さくシェルに過大な熱
応力が加わらないので、インゴットの割れが発生しない
．し実施例］ 第１図は本発明の一実施例を示す説明図である．全体の
構成は第３図と同櫟であるが、カーボン底板９とカーボ
ンスリーブ８が水冷銅モールド７の中に挿入されている
．第２図は第１図の要部拡大図である．以下第１図、第
２図によって溶製工程を説明する． 水冷銅モールド７の底部に、該モールドの内径より小さ
い径を持つ底捩りを置き、該底板上にその内径が電ｒｉ
ｌｌの外径より大きい円筒状のカーボンスリーブ８を置
く．底板上に初期点火材（材賀；電極と同材質がスポン
ジチタン）１０を１いて．ｔ［ｉｔｌｌに接触させ、ｔ
流を流してアークを発生させる．以下のインゴット形成
過程は従来技術と同様であるが、溶融プール１２はカー
ボン材と接触しており、両者の界面における温度勾配は
小さく、シェルに過大な熱応カが加わらない。したがっ
て凝固時における割れは発生しない．すなわち本発明に
おいては真空アーク再溶解炉を使用し、またその溶製方
法における作業工程も真空アーク再溶解法と異なるとこ
ろはない．本発明法によって、ＴｉＡＩ系合金 （Ａｔ；３７ｗｔ．％）インゴットと溶製した結果を以
下に示す．所定量のアルミニウム粒とスポンジチタンを
混合し、圧縮成形したブリヶットを、アルゴンアーク溶
接し、直径１ｏｏＩＩＩ１、長さ１ ０ ０ ０ ｍｍ
の一次電極を形成し、本発明法によって直径１３８龍、
長さ４ ５ ０ ａｍの一次インゴットを得た．（１圧
２８Ｖ． ｔ？ＩＥ３２００Ａ、真空度１ ０−２Ｔｏ
ｒｒ）このとき使用したカーボンスリーブは、内径１
４ ０ ＩＩｍ、外径１７２！ＩＩ＋であった．つぎに
この一次インゴットを２本プラズマアーク溶接によって
接合し直径１３８龍、長さ９００ＩＩＩＩの一次電極を
形成し、本発明法によって直径１７４韻、長さ５ ５
０ ＋ｕの二次インゴットを得た．（電圧２８ｖ．電流
４４００Ａ、真空度１ ０ −２Ｔｏｒｒ）このとき使
用したカーボンスリーブは内径１７６龍、外径１９６關
であった．この二次インゴットの表面肌は美麗であり、
割れの痕跡は認められず、本インゴットのトップ、ミド
ル、ボトムの３部分について表皮、中心の化学成分の分
析をした結果、第１表に示すように均質な成分の分布が
得られた． 第１表（ Ａ Ｉ ｗ ｔ ．％） なお、本実施例においては，カーボンスリーブの形状を
円形に採っているが、本発明はこれに限定されるもので
はなく、また、一体構造となっているが、支障の無いか
ぎり分割構造としても良い， ［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば真空アーク再溶解炉の水
冷銅モールド中にカーボンスリーブを導入することによ
って、既存設備を使用して容易にＴｉＡＩ系合金インゴ
ットを、割れを生ずること無く溶製出来る効果がある．
ている．すなわち、 ■特開昭６３−１８３１８９号公報においては、ＴｉＡ
Ｉ系合金は活性であるので、カルシア系の耐火物を用い
て溶製しても、溶湯の温度が高い場合、溶解時間が長い
場合、溶解雰囲気の酸素分圧が高い場合に溶湯が汚染さ
れ、溶湯に含まれる酸素濃度が高くなる． ■プラズマビーム溶解法．電子ビーム溶解法においては
、モールド内で凝固したＴｉＡｌ系合金のシェル（凝固
初期に形成されたインゴット表面部分）が高温において
十分な強度を持たないので、インゴットの引き抜きが困
難である． ■水冷銅モールドを用いた真空アーク再溶解法において
も、シェル強度が不十分で、インゴットの割れが発生す
る．第３国は従来技術の説明図である．真空アーク再溶
解炉１において、スティンガーロッド２に電極１１を吊
り下げ、直流電源３から給電回路４を経て直流が供給さ
れ、電極１１の下端と溶融ブール１２との間に直流アー
ク１３が発生し、この熱によって電ｉｌｌが順次溶解さ
れ、溶滴１５が滴下して溶融プール１２を形成する．こ
の溶融ブール１２は水冷銅モールド７により冷却され、
インゴット１４が形成される．水冷銅モールドは水冷ジ
ャケット５の一部であり、冷却水６によって冷却される
．この冷却において、溶融プールと水冷銅モールドとの
間における温度勾配は極めて大きく、シェル内部に大き
な熱応力が発生すると考えられ、その熱応力によりイン
ゴットの割れが発生する． 本発明は上記の問題点を解決し、真空アーク再溶解法に
よって健全なインゴットを溶製する方法を提供すること
をその目的とするものである．［課題を解決するための
手段］ 本発明に係る、真空アーク再溶解法によるＴ ｉ Ａ
ｌ系合金インゴットの溶製方法は、水冷された金属製モ
ールド内にカーボンスリーブを挿入して、該合金素材を
該スリーブ内で真空溶解するＴｉＡｌ系合金インゴット
の溶製方法である．［作用］ 本発明における、真空アーク再溶解法によるＴｉＡ ｌ
系合金インゴットの溶製方法は、水冷された金属製モー
ルド内にカーボンスリーブを挿入して、該合金素材を該
スリーブ内で真空溶解するので、溶湯とカーボンスリー
ブとの界面における温度勾配が小さくシェルに過大な熱
応力が加わらないので、インゴットの割れが発生しない
．し実施例］ 第１図は本発明の一実施例を示す説明図である．全体の
構成は第３図と同櫟であるが、カーボン底板９とカーボ
ンスリーブ８が水冷銅モールド７の中に挿入されている
．第２図は第１図の要部拡大図である．以下第１図、第
２図によって溶製工程を説明する． 水冷銅モールド７の底部に、該モールドの内径より小さ
い径を持つ底捩りを置き、該底板上にその内径が電ｒｉ
ｌｌの外径より大きい円筒状のカーボンスリーブ８を置
く．底板上に初期点火材（材賀；電極と同材質がスポン
ジチタン）１０を１いて．ｔ［ｉｔｌｌに接触させ、ｔ
流を流してアークを発生させる．以下のインゴット形成
過程は従来技術と同様であるが、溶融プール１２はカー
ボン材と接触しており、両者の界面における温度勾配は
小さく、シェルに過大な熱応カが加わらない。したがっ
て凝固時における割れは発生しない．すなわち本発明に
おいては真空アーク再溶解炉を使用し、またその溶製方
法における作業工程も真空アーク再溶解法と異なるとこ
ろはない．本発明法によって、ＴｉＡＩ系合金 （Ａｔ；３７ｗｔ．％）インゴットと溶製した結果を以
下に示す．所定量のアルミニウム粒とスポンジチタンを
混合し、圧縮成形したブリヶットを、アルゴンアーク溶
接し、直径１ｏｏＩＩＩ１、長さ１ ０ ０ ０ ｍｍ
の一次電極を形成し、本発明法によって直径１３８龍、
長さ４ ５ ０ ａｍの一次インゴットを得た．（１圧
２８Ｖ． ｔ？ＩＥ３２００Ａ、真空度１ ０−２Ｔｏ
ｒｒ）このとき使用したカーボンスリーブは、内径１
４ ０ ＩＩｍ、外径１７２！ＩＩ＋であった．つぎに
この一次インゴットを２本プラズマアーク溶接によって
接合し直径１３８龍、長さ９００ＩＩＩＩの一次電極を
形成し、本発明法によって直径１７４韻、長さ５ ５
０ ＋ｕの二次インゴットを得た．（電圧２８ｖ．電流
４４００Ａ、真空度１ ０ −２Ｔｏｒｒ）このとき使
用したカーボンスリーブは内径１７６龍、外径１９６關
であった．この二次インゴットの表面肌は美麗であり、
割れの痕跡は認められず、本インゴットのトップ、ミド
ル、ボトムの３部分について表皮、中心の化学成分の分
析をした結果、第１表に示すように均質な成分の分布が
得られた． 第１表（ Ａ Ｉ ｗ ｔ ．％） なお、本実施例においては，カーボンスリーブの形状を
円形に採っているが、本発明はこれに限定されるもので
はなく、また、一体構造となっているが、支障の無いか
ぎり分割構造としても良い， ［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば真空アーク再溶解炉の水
冷銅モールド中にカーボンスリーブを導入することによ
って、既存設備を使用して容易にＴｉＡＩ系合金インゴ
ットを、割れを生ずること無く溶製出来る効果がある．
第１図は本発明の一実施例を示す説明図、第２図は第１
図の要部拡大図、第３図は従来技術の説明図である． ｌ・・・真空アーク再溶解炉、
図の要部拡大図、第３図は従来技術の説明図である． ｌ・・・真空アーク再溶解炉、
Claims (1)
- 真空アーク再溶解法によるＴｉＡｌ系合金インゴットの
溶製方法において、水冷された金属製モールド内にカー
ボンスリーブを挿入して、該合金素材を該スリーブ内で
真空溶解することを特徴とするＴｉＡｌ系合金インゴッ
トの溶製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5588689A JPH02236233A (ja) | 1989-03-08 | 1989-03-08 | ＴｉＡｌ系合金インゴットの溶製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5588689A JPH02236233A (ja) | 1989-03-08 | 1989-03-08 | ＴｉＡｌ系合金インゴットの溶製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02236233A true JPH02236233A (ja) | 1990-09-19 |
Family
ID=13011586
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5588689A Pending JPH02236233A (ja) | 1989-03-08 | 1989-03-08 | ＴｉＡｌ系合金インゴットの溶製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02236233A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111455203A (zh) * | 2020-05-28 | 2020-07-28 | 陕西工业职业技术学院 | 一种3D打印制粉用TiAl棒材的制备方法 |
-
1989
- 1989-03-08 JP JP5588689A patent/JPH02236233A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111455203A (zh) * | 2020-05-28 | 2020-07-28 | 陕西工业职业技术学院 | 一种3D打印制粉用TiAl棒材的制备方法 |
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