JPH0243329A - チタン合金粉末製造用素材の製造方法 - Google Patents

チタン合金粉末製造用素材の製造方法

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JPH0243329A
JPH0243329A JP19391788A JP19391788A JPH0243329A JP H0243329 A JPH0243329 A JP H0243329A JP 19391788 A JP19391788 A JP 19391788A JP 19391788 A JP19391788 A JP 19391788A JP H0243329 A JPH0243329 A JP H0243329A
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JP
Japan
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powder
alloy powder
producing
alloy
titanium
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Pending
Application number
JP19391788A
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English (en)
Inventor
Hiroo Suzuki
洋夫 鈴木
Makoto Takeuchi
誠 竹内
Katsura Tsuchiya
土屋 桂
Hiroshi Tanaka
弘志 田中
Kazuo Fujisawa
藤澤 和郎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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  • Powder Metallurgy (AREA)

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、チタン合金粉末製造用素材の製造方法に関す
る。
〔従来の技術〕
チタン合金は比強度が高く、また靭性、耐食性、耐熱性
などが優れた材料であるが、溶解、鍛造、切削性などに
難点がある。そのためいわゆるニヤーネットシェープ(
Near Net 5hape)加工技術が種々試みら
れており、その一つの有力な技術として粉末冶金法があ
る。
チタン合金の粉末冶金法としては、原料粉末として所定
の合金成分の粉末を使用し、これを高温静水下で圧下し
て成形する合金粉末法が代表的なものである。かかる合
金粉末法で製造したチタン合金は、熔解法で製造したも
のとほぼ同等の引張特性、破壊靭性、疲労特性を示すこ
とが明らかになっている。また、粉末を出発材料とすれ
ば、熱間加工、冷間加工等の極めて困難な合金でも容易
に最終成品形状(Net 5hape)ないしは最終成
品に近い形状(Near Net 5hape)に成形
できる利点があり、今後市場もますまず拡大することが
期待できる。
現在、かかる合金粉末の製造には、プラズマ回転電極法
(P−REP法と略す)、電子ビームによる溶解噴霧法
など種々考えられている。第1図には、現在製造法とし
て最も期待されているプラズマ回転電極法の構成図を模
式的に示した。
高速回転している回転電極1を水冷タングステン2より
、移行型アーク電源3を電源として生ずるヘリウムプラ
ズマアーク4により溶解し、溶湯を飛散、凝固させて合
金粉末を製造する。このときヘリウムガスを水冷タング
ステンと水冷銅ノズル5の間から供給する。活性金属粉
の製造のため系全体が高真空容器内に納められている極
めて簡単な装置である。
ここで、所望する合金粉を製造するためには、回転電極
の製造が重要である。従来、この回転電極に用いる素材
の製造法としては、次のような方法が用いられていた。
すなわち、予め成分調整してVAR(真空アーク溶解)
、EBR(電子ビーム溶解)等で溶解、鋳造した鋳塊か
ら切削加工するか、またはかかる鋳塊を鍛造ないしは熱
間圧延等により展伸した材料から切削加工することによ
り電極仕上げを施していた。従って、Net 5hap
e技術、Near Net 5hape技術と称しても
電極製造段階で多大の費用を要し、かつ工程も必然的に
長くなり小ロツト対応も困難であった。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明は上述した合金粉末製造用電極素材の溶解法によ
らない新たな高能率の製造法を提供するものである。
〔課題を解決するための手段・作用〕
本発明の着眼点は、本発明者等が長年にわたり研究して
きた素粉末法による合金製造の技術にある。すなわち、
従来の溶解に代わって所定の合金成分となるよう予め機
械的に混合して成る混合粉末を、金型プレス、冷間静水
圧プレス等で所定の形状に圧粉成形し、さらに高温下で
熱処理することにより、合金化と焼結とを同一工程で行
う(これがいわゆる素粉末法である)。さらに強度、延
性、靭性を向上させるために、高温静水下における圧下
(熱間静水圧プレス、IIIP)を行うことにより、密
度95%以上にする。
即ち、本発明の要旨は下記のとおりである。
(1)  −一種または二種以上の元素または母合金の
粉末の、少なくとも何れかを所定の合金成分になるよう
に混合し、圧縮成形して焼結することを特徴とするチタ
ン合金粉末製造用素材の製造方法。
(2)前項1記載の方法に従って得られた焼結材に、更
に高温静水下で圧下を加え密度を95%以上とすること
を特徴とする高強度高靭性チタン合金粉末製造用素材の
製造方法。
以上の方法によれば、溶解や鍛造ないし熱間圧延といっ
た高価な工程を経ることなく合金粉末製造用素材の製造
が可能となる。さらに溶解が困難なものや、熱間加工性
が悪い材料でも、合金粉末製造用素材の製造が可能とな
る。
また、プラズマ回転電極法による合金粉末製造では局所
溶解が行われる。この時揮発性である塩化物は蒸発除去
される可能性に着目して、通常のスポンジチタンを原料
として素粉末法により電極製造を行ない、それを用いて
粉末を製造した場合には、塩化物濃度の極めて低いチタ
ン合金粉末が得られるという大きな利点も見いだされた
。また、局所溶解により電極棒中に存在する成分の不均
一はかかる工程で合金粉末を製造することにより解消さ
れる。一般の焼結材と異なり焼結材自体を構造材として
使用しないため、完全に均一な成分分布を有する焼結材
をも必要としない。
特許請求の範囲で元素とはチタン、アルミニウムなどの
元素(必ずしも金属に限らない)であり、また母合金と
はv4゜At6゜などの予め容易に得られている合金の
ことである。ここで原料としてはチタン粉末等の金属元
素と、ν40 A160合金等の母合金が使用される。
また、2種以上の金属元素同士の混合、金属元素と母合
金との混合も当然行なわれる。
なお、本発明の合金粉末製造用累月はプラズマ回転電極
法の他、電子ビームを熱源とするアルゴン噴霧冷却法に
も用いられる。
〔実施例〕
実施例1(チタン合金、T i −6Al−4V (D
製造)(1)2種類の粉末、すなわち、その組成がチタ
ン99.6%、酸素0.09%、塩素0.15%よりな
るスポンジチタン粉末と、その組成がアルミニウム60
%、バナジウム40%の添加用母合金粉末とを用意した
(2)第一工程二次に、チタン粉末と添加用母合金粉末
を重量化9:1の混合比で機械的に混合した。
(3)第二工程:第一工程で得られた混合粉末を所定の
形状の弾力性のある型に装入、充填した。
(4)第三工程:充填された粉末を冷間静水圧プレスに
より圧粉成形した。
(5)第四工程:圧粉体を、真空度10−4〜1O−6
torr、約1250’c7−焼結処理した。得られた
焼結体の相対密度は96%、引張強度は84kgf/d
、伸びは5%であった。
(6)上述(7)工程で製造したTi−6A!−4V 
(7) 50mmφの丸棒を用い、プラズマ回転電極法
を用いて合金粉末を製造した結果、Ai = 6.2%
、V=4.1%、0=0.15%、CI<0.001%
、残りTiよりなる、はぼ組成的にTi−6八1−4V
の塩素の低い合金粉末(200pm直径以下)が得られ
た。
実施例2(チタン合金、Ti−6AI−4V (7)製
造)(1)実施例1に加えて、得られた焼結体を、約9
00°Cの温度で熱間静水圧プレス処理をした。
処理後の相対密度は100%、引張強度は96kg f
 / nl、伸びは11%であった。
(2)上述ノ工程で製造したTi−6AI−4V (7
) 50mmφの丸棒を用い、プラズマ回転電極法を用
いて合金粉末を製造した結果、Δl=6.2%、V =
 4.0%、O=0.16%、CZ<0.001%、残
りTiよりなる、はぼ組成的ムこTi−6AI−4νの
合金粉末(200μm直径以下)かえられた。
実施例3(チタン合金、Tj−6A!−6V−2Snの
製造)(1)3種類の粉末、すなわち、その組成がチタ
ン99.6%、酸素0.09%、塩素0.15%ノスポ
ンジチタン粉末と、その組成がアルミニウム60%、ノ
リージウム40%の添加用母合金粉末、その組成がアル
ミニウム40%、バナジウム40%、スズ20%の添加
用母合金粉末を用意した。
(2)第一工程二次に、チタン粉末85%、アルミニウ
ムーバナジウム4%、アルミニウムーバナジウム−スズ
11%を機械的に混合した。
(3)第二工程:第一工程で得られた混合粉末を所定の
形状の弾力性のある型に装入、充填した。
(4)第三工程:充填された粉末を冷間静水圧プレスに
より圧粉成形した。
(5)第四工程:圧粉体を、真空度10−4〜1o−6
torr、約1250°Cの温度で焼結処理した。得ら
れた焼結体の相対密度は95%、引張強度は95kg 
f / ad、伸びは4%であった。
(6)上述の工程で製造したTi−6AI−6V−2S
nの50mmφの丸棒を用い、プラズマ回転電極法を用
いて合金粉末を製造した結果、IV = 5.9%、V
−5,7%、5n=1.9%、0=0.15%、IJ 
< 0.001%、残りTiよりなる、はぼ組成的にT
i−6八/−5ν2Snの合金粉末(200μm直径以
下)かえられた。
実施例4(チタン合金、Ti−6AI−6V−2Sn 
(7)製造)(1)実施例3に加えて、得られた焼結体
を、約900°Cで熱間静水圧プレス処理をした。処理
後の相対密度は99%、引張強度は1 ] 1 kgf
/mj、伸びは6%であった。
(2)上述ノ工程で製造したTi−6八1−6V−2S
nの50鵬φの丸棒を用い、プラズマ回転電極法を用い
て合金粉末を製造した結果、AI = 5.9%、V−
5,6%、5n=1.9%、0=0.15%、CI <
 0.001%、残りTiよりなる、はぼ組成的にT 
i −6kl −6シ2Snの合金粉末(200μm直
径以下)かえられた。
実施例5 (Ti−Niの製造) (1)2種類の粉末、すなわち、その組成がチタン99
.6%、酸素0.09%のチタン粉末と、その組成がニ
ッケル99.9%以上の純ニツケル粉末とを用意した。
(2)第一工程二次に、チタン粉末と純ニツケル粉末を
原子比50:50の混合比で、機械的に混合した。
(3)第二工程;第一工程で得られた混合粉末を所定の
形状の弾力性のある型に装入、充填した。
(4)第三工程:充填された粉末を冷間静水圧プレスに
より圧粉成形した。
(5)第四工程:圧粉体を、真空度1o−4〜1o−6
torr、約1200°Cで焼結処理した。得られた焼
結体の相対密度は90%であった。
(6)上述の工程で製造したTi−Niの50mmφの
丸棒を用い、プラズマ回転電極法を用いて合金粉末を製
造した結果、原子比でTi :N1=50.1 :49
.9よりなる、はぼ組成的にTi−Niの合金粉末(2
00μm直径以下)かえられた。
〔発明の効果〕
以上の説明から明らかなように、本発明では冷間で成形
した混合粉末を高温下で真空焼結を行い、従来法に比べ
低廉な製造費でチタン合金粉末製造用素材を得ることが
でき、さらに熱間静水圧プレス処理を加えることにより
、高強度高靭性チタン合金粉末製造用素材を得ることが
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図はプラズマ回転電極法の構成図を示したものであ
る。 1・・・回転電極、2・・・水冷タングステン、3・・
・移行型アーク電源、4・・・ヘリウムプラズマアーク
、5・・・水冷銅ノズル

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一種または二種以上の元素または母合金の粉末の
    、少なくとも何れかを所定の合金成分になるように混合
    し、圧縮成形して焼結することを特徴とするチタン合金
    粉末製造用素材の製造方法。
  2. (2)請求項1記載の方法に従って得られた焼結材に、
    更に高温静水下で圧下を加え密度を95%以上とするこ
    とを特徴とする高強度高靭性チタン合金粉末製造用素材
    の製造方法。
JP19391788A 1988-08-03 1988-08-03 チタン合金粉末製造用素材の製造方法 Pending JPH0243329A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111702183A (zh) * 2020-07-09 2020-09-25 四川容克斯科技有限公司 一种球形钛铝合金粉及其制备方法、应用

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