JPH0288732A - 繊維強化チタン基合金複合材の連続製造方法 - 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】 ［発明の背景］ 本発明は繊維強化チタン基合金複合材の製造に関する。

更に詳細には、強化材料として炭化ケイ素のフィラメン
トまたは繊維あるいは同様な高温高強度フィラメントを
含有するチタン基合金マトリックス複合材を連続的に製
造する方法に関する。

このような複合材は高比強度の材料すなわち強度対重量
比の高い材料であり、スラスト対重量比の高い未来の航
空機エンジンに用いるのに魅力な材料と認められる。

Ｔ１３＃および他のチタン基合金マトリックス複合材は
巻装ロータ、ケーシングおよびその他の中間温度高応力
用途に用いることができると予想される。現在、チタン
基合金マトリックス複合材は、チタン基合金のインゴッ
トを０．０１０インチの厚さのシートに圧延し、このチ
タン基合金シートをＳＬＣ繊維と交互の層として重ね合
わせて積層体を形成することによって作られている。積
層体は高温圧縮または高温静水圧圧縮法（ＨＩ　Ｐ）に
より圧着される。この現在の方法は、工業的生産におい
ては高い生産性を達成するには不適当であると考えられ
ている。このような積層体を高い生産性で作るには高価
すぎると考えられている。

本明細書で用いる用語「チタン基台金」とは、各種の合
金成分を重量部たとえば重量％であられしたときに、チ
タンが少なくとも重量部で組成物の半分である合金組成
物を意味する。

チタン・アルミニウム金属間化合物は、チタンおよびア
ルミニウムが単純な原子数比で存在し、チタンおよびア
ルミニウムが組成物中に単純な数値比、たとえばＴ＋３
Ｍでは３：１、ＴｉＭでは１：１および７（Ａｌｇでは
１：３に相当する比の結晶形で組成物中に分布している
チタン基合金組成物である。

Ｔ＋３＃組成物４；ｔ　Ｔｉ　　６　／Ｖ　　４　Ｖ　
ノコトｉＪ’　チタ”／合金の約１０００下までの使用
温度に比較して約１４００’Ｆまでの使用温度を有する
。Ｔ＋Ｈの使用温度は１７００〜１８００丁の範囲であ
る。

１９８７年２月４日出願の米国特許出願番号０１０．８
２２号には、チタン基合金複合材を製造するための積層
シート形成法に関連した多くの困難を克服する方法が記
されている。この米国特許出願に記載された方法では、
円筒状ドラムを用いてドラム上に密な間隔で炭化ケイ素
繊維を巻き付け、そのドラムを急速凝固低圧プラズマ堆
積法、特にプラズマ溶射のために無線周波エネルギーを
用いる方法を用いてチタン基合金の層で被覆している。

この方法により、金属マトリックス複合材の製造のため
の数層の１つとして用いられる金属含浸炭化ケイ素繊維
テープが形成される。このような積層体は高温圧縮また
は高温静水圧圧縮法（ＨＩ　Ｐ）により圧着される。

上記の方法は、従来技術の積層シート形成法と比較して
コストおよび性能を改善する。しかし上記の個々の一体
のシートをプラズマで形成する方法は金属含浸繊維シー
トを連続的に連続する方法ではなく、このため本発明の
方法が提供される。

本発明の方法によれば、チタン基合金およびチタン・ア
ルミニウム金属間化合物のプラズマ溶射堆積物を、ＲＦ
プラズマ溶射装置を用いて連続的に形成することにより
新規な独特の構造物が形成される。

チタン、チタン合金および金属間化合物のプラズマ溶射
堆積物の形成には、スーパーアロイのごとき多くのその
他の高温高強度材の場合とは違った一連の処理上の問題
がある。ニッケル基、コバルト基あるいは鉄基スーパー
アロイのごときスーパーアロイは一４００メツシュ（約
３７μｍ）以下の比較的小さい粒度の粉末細分化しても
粉末の表面に多量の酸素が付着することがない。−４０
０メツシユ未満の粒度を有する粉末状のニッケル基スー
パーアロイは典型的には約２００〜約４００　ｐｐｍの
酸素を有する。これに対して、同じ粒度の粉末チタン合
金は１０倍も高い濃度の酸素を有する。−４００メツシ
ユの粉末チタン合金は約２０００〜約４０００　ｐｐｍ
の酸素を有する。

さらに、−４００メツシユ未満の粒度のチタン合金粉末
は潜在的に自然発火性であり、自然発火を防ぐために特
別な取り扱いが必要であると認められる。

またチタン合金の延性は酸素および窒素含有濃度が増加
するにつれ減少することも認められる。

従って、チタン基合金の酸素および窒素含有量を最小に
保持することは重要である。

従来技術のプラズマ溶射技術は主に直流プラズマガンを
用いることに基いている。ニッケル基および鉄基スーパ
ーアロイのごときスーパーアロイの多くのプラズマ溶射
堆積物は比較的低い延性を有し、堆積したままのこのよ
うな堆積物は充分な鋭角に曲げたとき低い延性の故に割
れることがあると認められている。

本発明者はＲＦプラズマ溶射装置が従来の直流プラズマ
溶射装置と比べてかなり大きい粒度の粉末を溶射できる
ことを発見した。直流プラズマ溶射装置で通常用いられ
ているものより直径が少なくとも３倍大きい粒子をプラ
ズマ溶射粒子として良好に用いることができ、その粒度
は１００μｍ乃至２５０μｍ以上で、従来の直流プラズ
マ溶射で用いられている一４００メツシュの粉末の１０
倍の大きさにもできることを発見した。

このようにより大きい粒子を用いることが出来ることは
、表面で窒素および酸素のごときガスと反応しまたガス
を吸収しやすいチタンのごとき金属粉末ではきわめて重
要である。１つの理由は粒子の質量に対する表面積が直
径に逆比例して減少するからである。従って、粒子の直
径が３倍増加すると粒子の表面積が３分の１に減少する
と解釈される。その１つの結果として、大きい粒子を用
いて作ったチタン基合金のＲＦプラズマ溶射堆積物構造
体は従来の技術の知識に基いて予期されるものよりも低
い酸素含有量を有することがわかった。

［発明の詳細な説明］ 従って、本発明の１つの目的は比較的低コストで炭化ケ
イ素強化チタン基合金構造体を製造する方法を提供する
ことである。

本発明の別の目的は連続的に炭化ケイ素繊維で強化した
アルミ化チタンのシートを製造する方法を提供すること
である。

別の目的はケイ素繊維強化材を埋めこんだ薄いシートの
形のチタン基合金を製造する方法を提供することである
。

別の目的は連続的に上記目的に記載のシートを提供する
ことである。

その他の目的は部分的には明らかであり部分的には以下
の記載で指摘するであろう。

本発明の一態様において、目的を達成するために、多数
の炭化ケイ素フィラメントのストランドの源を用意し、
冷却した研摩しである耐火金属ドラム上にフィラメント
を連続的に密な間隔で整列させて、連続的に進行するテ
ープを形成する手段を用意し、ドラムを回転させて、ド
ラム上の整列した密な間隔のフィラメントのテープを低
圧プラズマ堆積領域に通過させ、比較的大きい粒度の粉
末状のチタン基金属の源を用意し、チタン基合金粉末を
低圧ＲＦプラズマガンに供給して、粉末をプラズマガン
を通してプラズマガンのプラズマ炎の中へ通過させ、プ
ラズマガンからのプラズマ炎を低圧プラズマ堆積領域中
のドラムの部分に向けて、整列した密な間隔のフィラメ
ントのテープのフィラメント上およびフィラメント間中
に液状のチタン基金属粉末を連続的に堆積させてチタン
基合金中にテープの繊維を少なくとも部分的におおい、
プラズマ堆積領域を通過した後のチタン基合金担持テー
プをドラムから連続的に分離し、繊維担持チタン基合金
テープを取り出す各工程を有する方法が提供される。

［発明の詳細な説明］ 第１図に示すように低圧無線周波（ＲＦ）プラズマ溶射
装置１０は２個の取り外し可能なエンドキャ・シブ１４
および１６を有するタンク１２並びに図示の関連する装
置から構成されている。タンク１２はたとえば約５フイ
ートの長さおよび約５フイートの直径を有する。

タンク１２の頂部には、ＲＦプラズマガン３０を導入す
るため、タンク頂部の壁に孔をあけてカラー１８をシー
ム２０にそってタンク１２の頂部へ溶接することにより
形成した開口が設けられている。タンク１２の中に導入
されたＲＦプラズマガン３０は逆さの帽子の形状の容器
２６の中に配置される。容器２６は側壁２２および底壁
２４を有し、さらにカラー１８上に配置されて周知の技
術で気封封止されるリム２８を有する。

プラズマガン３０自身は、第２図を参照して後で詳しく
説明するが、逆さの帽子状の容器２６の底壁２４に取り
付けられて、電力、ガスおよびキャリヤーガス中に取り
込んだ粉末が供給される。

ＲＦ電源３２はプラズマガン３０に接続手段３４および
３６を介して電力を供給する。その作用の詳細は第２図
を参照して後で説明する。

プラズマガン３０の内部にはガス供給装置４０からガス
供給管３８を介してガスが供給される。

ガス供給装置４０は後述の実施例で用いたＴＡＦＡ６６
型プラズマガンのごとき一般に入手可能なＲＦプラズマ
ガンで必要とされる混合ガスあるいは水素ガスあるいは
ヘリウムガスあるいはアルゴンガスを供給する装置を表
わす。使用されるガスはプラズマ溶射する材料に応じて
定められ、使用すべき特定のガスは本技術分野において
周知である。キャリヤーガス中に取り込まれた粉末は粉
末供給装置４２から供給管４４を介してプラズマガンに
供給される。

タンク１２の内部は、タンク１２に管路４６および弁４
８を介して接続された真空ポンプ５０によって２００〜
４００トルの低い圧力に維持される。

壁内面に対するプラズマからのアークの衝突の問題は、
プラズマガン３０から下方へ伸びる円錐形金属シールド
５２を設け、さらにプラズマガン３０からのプラズマ炎
の周囲にガス噴流５４を導入することにより克服される
。このためのガスは外部のガス供給装置６０から管５６
を介して供給される。ガス噴流５４は、円錐形のシール
ド５２の下に取り付けた環状の管５８を介して、この管
に設けた開口からガスを噴出させることに形成される。

管５８はガスのマニホールドとして作用すると共にガス
噴流５４を形成するための底部に設けた開口を提供する
。

プラズマ溶射堆積物によって被覆すべきものとして図示
した対象物はドラム６２である。ドラム６２は、取付は
ボルト７０により、タンク１２の一方のエンドキャップ
１６を通って伸びるアーム６４の端部に取り付けられる
。アーム６４は、箱６８内に取り付けたブッシング６６
によりエンドキャップに対して気密封止されている。通
常のように、タンクを排気する前にブッシング６６の垂
直方向の位置決めを行なうための手段が箱６８の中に設
置されている。この手段により、ロッドまたアーム６４
を上下に動かして、アーム６４の端部に取り付けたドラ
ム６２または他のサンプルの位置を、タンク１２の排気
にさきだって、実施しようとする被覆工程にとって適切
な位置に調節することができる。

プラズマ溶射による堆積を行なっている間に、ブッシン
グ６６を介してアーム６４を内向きおよび外向きに動か
すことによってドラムの位置を横方向に移動させること
もできる。

次に第２図を参照して、プラズマガン３ｏ及びその動作
を詳しく説明する。

第１図及び第２図において同一参照番号を付した要素は
同一部品を示す。プラズマガン３０は第１図に示したよ
うにＲＦ電力接続手段３４および３６を有する。これら
の接続手段は、本技術分野で知られているように、ＲＦ
エネルギーを伝送すると共に、水冷のためにプラズマガ
ンに対して水を供給して戻す中空の管で構成される。水
冷はプラズマガン内で１００００〜１２０００６にの高
い温度が生じるために必要である。

ガス供給パイプ３８および粉末供給管４４は第１図に示
すようにプラズマガン３０の要素に対し所要の供給関係
に配設される。

プラズマガン３０は、閉じた頂部壁８２、側壁８４およ
びプラズマ炎が延びる低部開孔８６を有するハウジング
を含む。

粉末供給管４４は粉末およびキャリヤーガスを供給する
ための最も内側の中空の中心管を有する三重壁管である
。三重壁管は一組の３つの同心の管で構成され、これら
の同心管の間の内側および外側の通路には水のごとき冷
却液が流される。

ガス供給管３８からのガスは、プラズマガン３０内のプ
ラズマ９０が形成される室８８内の領域より上方の、室
８８の上部に噴射される。プラズマ９０自身は室８８内
のガスに無線周波エネルギーを印加することによって発
生される。適切な周波数範囲は２〜５メガヘルツである
。この範囲の低い側が好ましい。

ＲＦ電力は、プラズマガン３０の側壁８４に対して同心
取り付けられた螺旋状のコイルに接続手段３４及び３６
を介して供給される。コイルの個々のストランド８０が
第２図に断面で示されている。ストランド８０で作られ
たＲＦコイルは室８８およびプラズマ９０から、プラズ
マガン３０内のライナーとして取り付けられた石英管９
２によって分離される。水冷フィンガーのリングで構成
された水冷銅ライナー９４が、高電力でのプラズマガン
の動作を助けるために、石英管９２の内側に設けられる
。側壁８４および石英管９２の間の空間にはその全体に
わたって冷却水を流れさせて石英管９２の一側面を直接
水冷する（コイルのストランド８０は水で囲まれる）。

出口のバッフル９６がプラズマガン３０の炎を方向付け
するのを助ける。プラズマ９０はプラズマガン３０の中
で形成され、プラズマガンの底部から、ボルト７０によ
りアーム６４の端に取り付けられたターゲットすなわち
ドラム６２へ熱伝達関係で下方に伸びる。

前に述べたように、本発明者は例えばステンレス鋼のシ
ールド５２とガス噴流５４との組合せにより第１図に示
す低圧プラズマ溶射装置１０の容器の壁にプラズマから
のアークの衝突を防ぐのに成功した。

動作について説明すると、一種のガスあるいは混合ガス
が供給管３８を介して室８８内に導入され、このガスの
圧力は、低圧プラズマ溶射装置のタンク１２に管路４６
および弁４８を介して接続された真空ポンプ５０の作用
により低い値に維持される。約２５０トルの圧力が適し
ている。タンク１２自身は約５フイートの長さ及び約５
フイトの直径を有する。無線周波電力がコイルのストラ
ンド８０に印加され、ガス供給管３８を通ってプラズマ
ガン３０のハウジング内に導入されたガスを励起する。

プラズマ９０はプラズマガン３０のハウジング内で発生
される。プラズマはハウジングから外へ伸び出て、回転
するドラム６２の表面を加熱する。プラズマ温度は約１
００００〜１２０００’にである。

キャリヤーガス中に取り込まれた粉末粒子は供給管４４
を通ってプラズマ９０の中に導入される。

プラズマ９０の熱が充分に高いので、粒子はプラズマ中
を動くとき溶融してドラム６２の表面に液滴として堆積
する。前に述べたようにＲＦプラズマガンのプラズマは
１００μｍを越える比較的大きい直径の粒子を溶融し、
それらを本質的に液体状態から受は面に堆積できること
を本発明者は発見した。

真空システムを動作させて、タンク１２の低圧プラズマ
堆積室内を約２５０トルの圧力に維持する。ドラム６２
は、プラズマにより粒子を溶解して溶融液滴をドラム表
面に堆積させるときに堆積室内で回転させることができ
る。

粉末供給装置４２は一般に入手可能な装置である。本発
明の実施の際に用いた一つの特定のモデルはカリフォル
ニア州のプラズマダイン社（ＰｌａｓＩＩｌａｄｙｎｅ
、　Ｉｎｃ、）製の粉末供給装置である。これは頂部に
粉末を保持する箱を有し、その箱の底部にあるホイール
が回転して粉末を供給管４４の中へ送る。粉末はキャリ
ヤーガスによって粉末供給装置から供給管４４にそって
プラズマガン３０の室８８内に送られる。

一般に符号３０で示したようなプラズマガンを用いる低
圧プラズマ溶射法によりドラム６２のごとき比較的大き
い表面に溶射堆積物を形成する場合、表面自身は堆積に
先だって加熱するのが好ましい。加熱はプラズマガンに
粉末を供給する前にプラズマガン自身からの熱によって
行なうことができる。

しかし、本発明者は、ドラムのような基体にプラズマ溶
射堆積合金が強固に付着することが望ましくない場合、
チタン基合金のプラズマ溶射堆積の前に基体を上記のよ
うに予めプラズマで加熱することを最小にするかあるい
は除くことが有利であることを見付けた。事実、プラズ
マ溶射堆積チタン基合金の付着を減少させあるいは防止
するために基体を冷却することが有効であると考えられ
る。従って、本発明の一態様によれば、チタン基合金の
プラズマ溶射堆積物を水冷した回・転する耐火金属のド
ラム表面に形成し、ドラムが回転してプラズマ炎から離
れる時に堆積物をドラムから連続的に分離する。

典型的には下記の条件下で実施することができる。

（１）電力入力　　　：　　　６０ＫＷ（２）タンク圧
力　　：　　２５（ｌル（３）ＴＡＦＡ６６型プラズマ
ガンを用いた場合のガス流量 アルゴン（放射）：１１７汀／分 水素（旋回）５１！χ／分 アルゴン（旋回）　　　　＝　　１６跡／分アルゴンの
噴流（低温）：１０６１！χ／分（４）粒子注入 アルゴン（キャリヤーガス）　　：　５．１！　／ｆｉ
ｌｉｎ。

チタン基合金粉末　　：　２１０〜２５０μｍノズル上
方の注入点　ニア、４５ｃｍ （５）堆積データ ターゲット材料：予め成形した鋼の箔 ターゲット・ノズル間距離：１１．５インチ予熱時間　
　：１０分 堆積時間　　：１０分 堆積速度　　＝３０グラム／分 質量堆積効率：９０〜９５％ ［実施例１］ チタン基合金Ｔ＋−６Ａｌ−４Ｖの粉末を用意した。

粉末は当業者に周知のプラズマ回転電極粉末法（ＰＲＥ
Ｐ）で調製した。この粉末をふるい分けして、１０５〜
１７７ミクロンの粒度範囲を有する粉末製品とした。こ
れは−８０〜＋１４０メ・ソシュに相当する。

第１図および第２図のドラム６２のような回転ドラムを
プラズマ溶射堆積用に作った。第一の工程で、モリブデ
ン箔をドラム上に取り付けた。この箔は０．００２イン
チの厚さを有し金属モリブデン製であった。

第二の工程で、ドラムの表面に連続した炭化ケイ素フィ
ラメントを巻いた。炭化ケイ素フィラメントはアブコ社
（ｔｈｅ　Ａｖｃｏ　Ｃｏｒｐ、）の米国特許箱４゜０
６８．０３７号、同第４，１２７，６５９号、同第４，
４８１．２５７号、同第４．　３１５．　９６８号、同
第４．３４０，６３６号および同第４゜４１５．６０９
号に記載されている方法で作成された。用いたフィラメ
ントは約０．００５６インチの平均直径を有するもので
あった。フィラメントは５Ｏ８−６と称されるものであ
り、１インチ当り約１３０本の間隔で巻いた。

このタイプのフィラメントは化学蒸着法により炭化ケイ
素を被覆した直径３０μｍの炭素の芯を有する。ＳｉＣ
の被覆の厚さは５５μｍである。

ＳｉＣ被覆の外表面には２つの厚さ１．０〜１゜５μｍ
の熱分解炭素層が設けられ、フィラメントの全体の直径
は約１４２μｍである。このようなフィラメントの断面
の顕微鏡写真が第５図に示されている。

炭素の芯はフィラメントの構造部分であるＳｉＣの被覆
のための基体として作用する。炭素の表面層はＳＬＣと
複合材のマトリックス材料との間の相互作用を最小にす
るためのものである。

品質管理の一部として、ドラム上のフィラメントの引張
り強さを測定したところ３１５０ＭＰａ（これは４５０
ＫＳＬに等しい）であった。このフィラメントの強さは
、この種のフィラメントで一般に予想される３４５０〜
４１５０ＭＰａの値よりもやや低い。

製造者であるアブコ社によれば５Ｏ８−６フイラメント
のモジュラス値は４００ＧＰａである。

鋼バーのストラップを用いて炭化ケイ素フィラメントを
ドラムに固定して、第１図および第２図に示すような装
置中でプラズマ溶射する時にフィラメントがドラム面か
ら巻はどけないようにした。

モリブデン箔はチタンと反応し難いと考えられるので、
高温のＴｉ　　６／Ｖ　　４Ｖ合金とドラムの露出金属
面との間の相互作用を防止するためにドラム上の基体と
して用いた。

炭化ケイ素フィラメントを巻いたドラムをステムまたは
ボルト７０に取り付け、ドラムの運動を上記のようなＲ
Ｆプラズマ溶射装置の外部に設けた基体運動装置により
制御した。Ｔｉ−６Ｍ−４Ｖ合金すなわち６重量％のア
ルミニウムと４重量％のバナジュームと残部のチタンを
含有するチタン基合金の粉末をプラズマ溶射しながら、
ドラムを約５Ｑｒｐｍの速度で回転させかつ約１インチ
／秒の速度で軸方向に並進させた。

基体のドラムおよび箔と密に整列させた炭化ケイ素フィ
ラメントは、プラズマガンによりその表面にＴｉ−６Ａ
Ｉ！−４Ｖ合金粉末を溶射する前に何ら予熱しなかった
。溶射時間は約３分であった。３分間のプラズマ溶射後
、ドラムを冷えるままにしておき、その後に装置から取
り出した。フィラメントをドラム面に固定するための鋼
製のストラップを外し、ストラップでおおわれていたた
めに被覆されていなかったフィラメント部分を砥石切断
車で切り取った。

驚くべきことに、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金はフィラメン
トの層に浸透し、しかも液体状態で基体箔に接触したこ
とが判った。しかし、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金と炭化ケ
イ素フィラメントとの複合体はモリブデン箔表面に固着
しなかった。第４図に示すように炭化ケイ素フィラメン
トを含むチタン合金のシート１１２はモリブデン箔１１
４からおどろくほど容易にはく離でき、このはく離は本
質的に第４図に示すように実施した。

金属チタンおよび強化繊維の複合体を検査したところ、
繊維は少なくとも部分的に金属より包まれており、しか
も金属が繊維層に浸透してモリブデン箔に接しているこ
とが明らかとなった。

［実施例２コ 実施例１と同じ手順を繰り返したが、しかし本例ではド
ラムに取り付けた箔をモリブデン箔ではなく鋼製のもの
とした。プラズマ溶射したＴ１−６Ｍ−４Ｖ合金は鋼の
箔に付着することがわかった。

堆積させる面を予熱するか否かに拘らず、溶射したチタ
ンとアルミニウムとバナジウムの合金は鋼の箔の表面に
固着することが観察された。この実験により、モリブデ
ンの表面に対する本質的に同じチタン合金のプラズマ溶
射堆積物の付着性と、鋼の表面に対するプラズマ溶射堆
積物の付着性との間に、驚くべき差のあることが実証さ
れた。

結論として、上記２つの実施例により、チタン金属と繊
維の複合材をドラム表面に形成し、この複合材をドラム
表面から簡単なひきはがす作業によって取り外すことが
可能であることが実証された。このように金属モリブデ
ンがチタン合金のプラズマ堆積物を受けて、この堆積物
をモリブデン表面からひきはがすことによって分離する
ことができる能力を有することは、新規な予期しない発
見であった。この発見を利用するために、第３図に示す
ような装置を設計した。第３図では、低圧プラズマ溶射
装置のタンク１２の一部のみが示されている。タンクの
この部分は第１図のタンク１２の下側部分に相当する。

第３図のタンクとその中の要素は第１図に対し直角の角
度から見たちのであり、たとえばドラム６２は端部が示
されている。第１図ではドラム６２は側面が示されてい
る。

第３図では、プラズマ炎９０はプラズマガン３０から下
方へ伸びた部分が示されており、ドラム６２の表面に作
用している様子を示す。ドラム６２はタングステン、タ
ンタル、モリブデン等の如き耐火金属、好ましくはモリ
ブデンで形成された表面を有する。好ましくはドラム表
面自身は研摩され、またドラムは第３図には示してない
が通常の手段で水冷により内部が冷却される。

タンク１２内にはドラム６２とともに回転するように送
出しスプール１６０および巻取りスプール１６２が配置
されている。送出しスプール１６０には炭化ケイ素フィ
ラメントのごとき整列させたフィラメントのウェブまた
はテープ１６４が設けられている。テープ１６４を張力
を加えた状態でスプール１６０から送り出し、しかも張
力を加えた状態でスプール１６２で巻き取るための通常
の装置（図示しない）が設けられる。

テープ１６４は送出しスプール１６０から、整列させ密
な間隔にするためのくし形構造の装置（図に単に箱１６
６として示す）へ進む。テープ１６４は送出しスプール
１６０に巻いた予め形成したテープとしてもよいし、ま
た図には示してないが連続した炭化ケイ素フィラメント
の多数のスプールを第３図のくし形装置１６６に同時に
送給して多数のフィラメントを整列させて密な間隔にす
ることにより形成してもよい。このテープ１６４はドラ
ム６２の表面へ進む。

ドラム６２がロッドまたはアーム６４の作用によりゆっ
くりと回転するにつれて、炭化ケイ素フィラメントのテ
ープはドラムを横切って動く。また同時にチタンベース
合金がプラズマ炎９０からドラムの表面およびプラズマ
炎９２の方を向いたドラムの表面部分を横切って動くフ
ィラメントのテープに堆積される。チタン基合金はフィ
ラメントのテープ１６４およびフィラメント間のドラム
６２の表面上に堆積する。事実上、テープおよびドラム
表面へのチタン基合金のプラズマ溶射により炭化ケイ素
の繊維に含浸したチタン基合金のシフ ート１δ８よりなる複合構造が形成される。しかし、シ
ート１６８はドラム６２の表面に固着せず、ドラム表面
から単独に存在するシート１７０として分離し、巻取り
スプール１６２に巻き取られる。

さらに本発明の方法によれば、研摩した耐火金属の冷却
したドラム表面に上記のようにプラズマ炎からの金属を
連続的に堆積させ、堆積した箔をドラム表面からウェブ
として連続的に引きはがすことによって、強化してない
チタン基合金の連続箔が形成される。第３図に示した装
置を用いてドラム６２上に箔を連続的に堆積させ、該箔
を連続的にドラム６２から引きはがして巻取りスプール
１６２に巻き取ることにより、箔を連続的に製造するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は低圧無線周波プラズマ溶射装置の斜視図である
。 第２図はプラズマガンの拡大図である。 第３図は炭化ケイ素フィラメントとチタン基合金との複
合シートを連続的に形成するために用いられる、ドラム
ならびに送出しスプールおよび巻取リスブールを含む装
置の概略端面図である。 生 第４図はモリブデン箔に堆積したチタン基合貞のシート
の斜視図で、シートを引きはがす様子を示す。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）シート状の繊維強化チタン基合金の製造方法にお
   いて、 炭化ケイ素フィラメントの多数のストランドの供給源を
   設け、研摩した耐火金属のドラムに上記フィラメントを
   連続的に密な間隔で整列させて、連続的に進むテープを
   形成する装置を設け、上記ドラムを回転させて上記ドラ
   ム上の密な間隔で整列したフィラメントのテープを低圧
   プラズマ堆積領域内へ通し、 粒度の大きいチタン基合金の粉末の供給源を設け、 上記粉末を低圧ＲＦプラズマガンに供給して該プラズマ
   ガンのプラズマ炎の中に通し、 上記プラズマガンからのプラズマ炎を上記低圧プラズマ
   堆積領域内にある上記ドラムの部分に向けて、上記テー
   プの密な間隔で整列したフィラメント上および該フィラ
   メント間に液体状態で上記チタン基合金粉末を連続的に
   堆積させ、 上記プラズマ堆積領域を通過した後の上記のチタン基合
   金を担持するテープを連続的に分離する各工程を有する
   ことを特徴とするシート状の繊維強化チタン基合金の製
   造方法。
2. （２）上記粉末の粒度が１００μｍ以上である特許請求
   の範囲第（１）項に記載の製造方法。
3. （３）上記粉末の粒度が１００μｍ〜３５０μｍである
   特許請求の範囲第（１）項に記載の製造方法。
4. （４）上記合金がＴｉ−６Ａｌ−４Ｖである特許請求の
   範囲第（１）項に記載の製造方法。
5. （５）上記合金が金属間化合物Ｔｉ＿３Ａｌである特許
   請求の範囲第（１）項に記載の製造方法。
6. （６）上記合金が結晶格子においてニオブでチタンを置
   換したニオブ変性Ｔｉ＿３Ａｌである特許請求の範囲第
   （１）項に記載の製造方法。
7. （７）上記合金の組成の経験式がＴｉ−１４Ａｌ−２１
   Ｎｂである特許請求の範囲第（６）項に記載の製造方法
   。
8. （８）上記耐火金属がモリブデンである特許請求の範囲
   第（１）項に記載の製造方法。
9. （９）上記チタン基合金のプラズマ溶射の際に上記耐火
   金属の表面が冷却される特許請求の範囲第（１）項に記
   載の製造方法。
10. （１０）箔状のチタン基合金を連続的に製造する方法に
    おいて、 平均粒子直径が１００μｍを越えるチタン基金属粉末の
    供給源を設け、 無線周波プラズマガンを設け、 上記粉末を上記プラズマガンに供給し、 研摩した耐火金属の表面を有する冷却式のドラムに上記
    プラズマガンから上記粉末をプラズマ溶射して堆積させ
    て該ドラム上に自己支持形の箔を連続的に形成し、 上記箔を上記ドラムから連続的に引きはがして上記箔を
    取り出す各工程を有することを特徴とする箔状のチタン
    基合金を連続的に製造する方法。