JPH03197630A - 金属間化合物ＴｉＡｌ基合金の熱間加工法 - Google Patents
金属間化合物ＴｉＡｌ基合金の熱間加工法Info
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- JPH03197630A JPH03197630A JP33579189A JP33579189A JPH03197630A JP H03197630 A JPH03197630 A JP H03197630A JP 33579189 A JP33579189 A JP 33579189A JP 33579189 A JP33579189 A JP 33579189A JP H03197630 A JPH03197630 A JP H03197630A
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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〕
本発明は金属間化合物ＴｉＡｌ１基合金材料の熱間加工
法に係り、特に将来的に軽量耐熱材料として宇宙・航空
分野等での用途が期待されるＴｉＡｊ！基合金材料を熱
間加工機でシース加工法によって成形する方法に関する
ものである。
法に係り、特に将来的に軽量耐熱材料として宇宙・航空
分野等での用途が期待されるＴｉＡｊ！基合金材料を熱
間加工機でシース加工法によって成形する方法に関する
ものである。
金属間化合物ＴｉＡｌ基合金材料は軽量で優れた高温強
度を有するため、宇宙・航空分野において構造用材料等
への応用が期待されている。
度を有するため、宇宙・航空分野において構造用材料等
への応用が期待されている。
金属間化合物Ｔｉｌ基合金材料は常温延性及び高温での
変形能が低いため加工が困難で実用化されていない。
変形能が低いため加工が困難で実用化されていない。
従来、ＴｉＡｊ２基合金材料の加工法として恒温鍛造法
を利用する方法が知られている。例えば特開昭６３−１
７１８６２号公報にＴｉＡｌ基耐熱合金の製造方法が開
示されている。この方法は、試料だけでなく加工用ダイ
スも８００〜１１００℃の恒温に保持して、比較的遅い
歪み速度で加工することにより、割れを防止する方法で
ある。
を利用する方法が知られている。例えば特開昭６３−１
７１８６２号公報にＴｉＡｌ基耐熱合金の製造方法が開
示されている。この方法は、試料だけでなく加工用ダイ
スも８００〜１１００℃の恒温に保持して、比較的遅い
歪み速度で加工することにより、割れを防止する方法で
ある。
また特開昭６１−２１３３６１号公報にＴｉＡｊ！基合
金材料の周囲を被覆するシース材を用いて熱間加工を行
う方法が開示されている。この方法ではＮｉ系、ＣＯ系
あるいはＦｅ−Ｎｉ系の耐熱合金がシース材として用い
られている。
金材料の周囲を被覆するシース材を用いて熱間加工を行
う方法が開示されている。この方法ではＮｉ系、ＣＯ系
あるいはＦｅ−Ｎｉ系の耐熱合金がシース材として用い
られている。
上記恒温鍛造を用いる熱間加工法では素材の酸化防止と
高温保持、加工用ダイスの高温強度保持のため加工装置
が大型になるばかりか素材と加工用ダイスとの反応を防
止する必要がある。
高温保持、加工用ダイスの高温強度保持のため加工装置
が大型になるばかりか素材と加工用ダイスとの反応を防
止する必要がある。
また上記第２の方法である、Ｎｌ系、Ｃｏ系あるいはＦ
ｅ−Ｎｉ系耐熱合金をシース材として用いる熱間加工方
法では、材料中心部では５０％程度の加工率が得られる
ものの、端部を中心に割れが生じるため、大きな歩留り
低下が避けられない。
ｅ−Ｎｉ系耐熱合金をシース材として用いる熱間加工方
法では、材料中心部では５０％程度の加工率が得られる
ものの、端部を中心に割れが生じるため、大きな歩留り
低下が避けられない。
特に、加工率が６０％を超えると、割れが変形よりも優
先するため、実際上加工が不可能となる。
先するため、実際上加工が不可能となる。
本発明は、通常の熱間加工方法を用いて、軽微な割れも
生じることなく、６０％程度までの加工率を得ることが
可能な、金属間化合物ＴｉＡｊ７基合金材料の熱間加工
方法を提供することを目的とする。
生じることなく、６０％程度までの加工率を得ることが
可能な、金属間化合物ＴｉＡｊ７基合金材料の熱間加工
方法を提供することを目的とする。
上記課題は本発明によれば被加工材を被覆するシース材
を用いて金属間化合物ＴｉＡｌ基合金材料を熱間加工す
る際に、前記シース材としてチタン合金を用い１０００
℃以上の温度で加工することを特徴とする金属間化合物
ＴｉＡｌ基合金材料の熱間加工法によって解決される。
を用いて金属間化合物ＴｉＡｌ基合金材料を熱間加工す
る際に、前記シース材としてチタン合金を用い１０００
℃以上の温度で加工することを特徴とする金属間化合物
ＴｉＡｌ基合金材料の熱間加工法によって解決される。
本発明の金属間化合物ＴｉＡｌ基合金材料は、Ｔｉを６
０〜７０重量％、Ａｌを３０〜４０重量％含有しており
、Ｔｉ、Ａｌおよび不可避的不純物元素からなる二元系
のＴｉＡｌ金属間化合物の他、機械的性質や組織微細化
を図る目的で１種以上の第３元素を添加した組成の合金
をも含んでいる。またシース材としてチタン合金を用い
る第１の理由は１０００℃以上での変形抵抗が比較的高
く且つ加工性に優れているためである。特にβ型チタン
合金がその特性を有する。
０〜７０重量％、Ａｌを３０〜４０重量％含有しており
、Ｔｉ、Ａｌおよび不可避的不純物元素からなる二元系
のＴｉＡｌ金属間化合物の他、機械的性質や組織微細化
を図る目的で１種以上の第３元素を添加した組成の合金
をも含んでいる。またシース材としてチタン合金を用い
る第１の理由は１０００℃以上での変形抵抗が比較的高
く且つ加工性に優れているためである。特にβ型チタン
合金がその特性を有する。
またシース材としてチタン合金を用いる第２の理由はチ
タン合金は熱伝導性が極めて低いため加熱炉から取り出
して加工する迄の温度低下あるいは金型や圧延ロールな
ど加工機との接触による温度低下が小さくシースした試
料を加工終了時上高温に保持できるためである。更に第
３の理由としてチタン合金は１０００℃以上の高温では
酸化が激しくそのために加熱中にチタンの酸化物が大量
に形成され、このチタン酸化物が温度低下を防止するた
めである。本発明に用いるチタン合金はＴｉ−１５Ｖ−
３＾１！ −５Ｃｒ −５Ｓｎ、 Ｔｉ −３Ａ Ｉ
−３Ｖ−６Ｃｒ −４Ｍ。
タン合金は熱伝導性が極めて低いため加熱炉から取り出
して加工する迄の温度低下あるいは金型や圧延ロールな
ど加工機との接触による温度低下が小さくシースした試
料を加工終了時上高温に保持できるためである。更に第
３の理由としてチタン合金は１０００℃以上の高温では
酸化が激しくそのために加熱中にチタンの酸化物が大量
に形成され、このチタン酸化物が温度低下を防止するた
めである。本発明に用いるチタン合金はＴｉ−１５Ｖ−
３＾１！ −５Ｃｒ −５Ｓｎ、 Ｔｉ −３Ａ Ｉ
−３Ｖ−６Ｃｒ −４Ｍ。
４Ｚ直通称β−Ｃ）、及びＴｉ−１３Ｖ−１１Ｃｒ−３
＾β等のβ型チタン合金が好ましいが、Ｔｉ−６Ａβ−
４Ｖ等のα＋β型チタン合金も使用出来る。また熱間加
工としては熱間鍛造、熱間圧延、熱間押出し等が可能で
ある。本発明では、シース材として上記チタン合金を用
いて、１０００℃以上の温度で加工する。これは、Ｔｉ
Ａｌ基合金材料は１０００℃以上で強度の低下と延性の
著しい増加を示し、加工性が著しく増大するためである
。
＾β等のβ型チタン合金が好ましいが、Ｔｉ−６Ａβ−
４Ｖ等のα＋β型チタン合金も使用出来る。また熱間加
工としては熱間鍛造、熱間圧延、熱間押出し等が可能で
ある。本発明では、シース材として上記チタン合金を用
いて、１０００℃以上の温度で加工する。これは、Ｔｉ
Ａｌ基合金材料は１０００℃以上で強度の低下と延性の
著しい増加を示し、加工性が著しく増大するためである
。
以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
素材としてＡｌ２３３．４重量％、Ｃｒ４．２重量％残
部Ｔｉおよび不可避的不純物からなる金属間化合物Ｔｉ
Ａｌ基合金材料をプラズマアーク溶解によりインゴット
を鋳造し、第１図に示したように直径１００ｍｍ、高さ
２０闘の円柱状試験片を切り出し、試験に供した。
部Ｔｉおよび不可避的不純物からなる金属間化合物Ｔｉ
Ａｌ基合金材料をプラズマアーク溶解によりインゴット
を鋳造し、第１図に示したように直径１００ｍｍ、高さ
２０闘の円柱状試験片を切り出し、試験に供した。
その試料を、第２図に示したように直径１００ｍｍ高さ
２０ｍｆｌｌのシースのフタ２と、第３図に示した円柱
空洞３を有する円筒面４からなるシースを用い第４図に
示すように封入して据え込み鍛造した。
２０ｍｆｌｌのシースのフタ２と、第３図に示した円柱
空洞３を有する円筒面４からなるシースを用い第４図に
示すように封入して据え込み鍛造した。
シース材としては従来のＣｏ基耐熱合金（３８１６）と
本発明に係るＴｉ−１５シー３Ｃｒ −５Ｓｎ −３１
及びＴｉ−３Ａβ−８Ｖ−６Ｃｒ−４Ｍｏ−４２ｒを使
用した。円筒面４内へ試料１を入れフタ２をして円筒面
４とフタ２とをＴＩＧ溶接により接合し、ＴｉＡｌ基合
金試料１を密封し、鍛造試料とした。第４図は試料１を
シース材に封入した断面図を示す。大気雰囲気の加熱炉
で所定の温度まで加熱後、２０分間保持して、その後初
期歪み速度３毎秒で据え込み鍛造を行った。シース材、
加工温度を圧下率を変えて、大気中で加工した場合の結
果を第１表に、真空で加工した場合の結果を第２表に示
す。
本発明に係るＴｉ−１５シー３Ｃｒ −５Ｓｎ −３１
及びＴｉ−３Ａβ−８Ｖ−６Ｃｒ−４Ｍｏ−４２ｒを使
用した。円筒面４内へ試料１を入れフタ２をして円筒面
４とフタ２とをＴＩＧ溶接により接合し、ＴｉＡｌ基合
金試料１を密封し、鍛造試料とした。第４図は試料１を
シース材に封入した断面図を示す。大気雰囲気の加熱炉
で所定の温度まで加熱後、２０分間保持して、その後初
期歪み速度３毎秒で据え込み鍛造を行った。シース材、
加工温度を圧下率を変えて、大気中で加工した場合の結
果を第１表に、真空で加工した場合の結果を第２表に示
す。
表中圧下率とはＴｉＡｌ材を封入したシース材が加工さ
れた時のシース材の変形を含む全加工率であり、加工率
とは前記圧下率を付与した時のＴｉｉ材の加工率を示す
。
れた時のシース材の変形を含む全加工率であり、加工率
とは前記圧下率を付与した時のＴｉｉ材の加工率を示す
。
シース材として従来の８８１６を用い、加工温度を１２
００℃として据え込み鍛造を行った例を比較例１とし、
一方シース材としてＴｉ −１３Ｖ −５Ｃｒ −５Ｓ
ｎ −３Ａβ（チタン合金１）とし加工温度を１２００
℃として据え込み鍛造を行った例を実施例１とする。
００℃として据え込み鍛造を行った例を比較例１とし、
一方シース材としてＴｉ −１３Ｖ −５Ｃｒ −５Ｓ
ｎ −３Ａβ（チタン合金１）とし加工温度を１２００
℃として据え込み鍛造を行った例を実施例１とする。
上記実施例１と比較例１を圧下率６０％迄について比較
した場合、本発明のチタン合金でシースした方が加工率
は低い。これは比較例のシース材（Ｓ８１６）の方がチ
タン合金１より変形抵抗が高いためである。しかしなが
ら比較例では割れが発生している。−力木発明のチタン
合金シースの場合は割れが発生せず健全な試料が得られ
る。また加工率が８０％になると比較例では割れの発生
が変形よりも優先し、５５％の加工率しか得られないの
に対し、実施例１では６０％の加工率が得られ、しかも
割れも発生しなかった。
した場合、本発明のチタン合金でシースした方が加工率
は低い。これは比較例のシース材（Ｓ８１６）の方がチ
タン合金１より変形抵抗が高いためである。しかしなが
ら比較例では割れが発生している。−力木発明のチタン
合金シースの場合は割れが発生せず健全な試料が得られ
る。また加工率が８０％になると比較例では割れの発生
が変形よりも優先し、５５％の加工率しか得られないの
に対し、実施例１では６０％の加工率が得られ、しかも
割れも発生しなかった。
次にシース材として実施例１と同じチタン合金１を用い
、加工温度を本発明加工温度の下限値近傍の１０５０℃
とした例を実施例２とし、該下限値以下の９５０℃とし
た例を比較例２とする。本発明における加工温度の範囲
内である１０５０℃で加工した場合、４０％以下の圧下
率では、１２００℃で加工した場合（実施例１）と比べ
ると、加工率はやや低下しているが、割れなく加工でき
る。また、６０％の圧下率では極めて軽微な割れを伴う
ものの、３０％の加工率が得られた。しかし、本発明の
加工温度以下の９５０℃で加工した場合（比較例２）、
加工率がわずか２％ですでに割れが発生している。これ
は１０００℃以下ではＴｉｉ基合金材料の強度が著しく
高く、また延性が著しく乏しいため、加工性が極めて悪
くなることによる。
、加工温度を本発明加工温度の下限値近傍の１０５０℃
とした例を実施例２とし、該下限値以下の９５０℃とし
た例を比較例２とする。本発明における加工温度の範囲
内である１０５０℃で加工した場合、４０％以下の圧下
率では、１２００℃で加工した場合（実施例１）と比べ
ると、加工率はやや低下しているが、割れなく加工でき
る。また、６０％の圧下率では極めて軽微な割れを伴う
ものの、３０％の加工率が得られた。しかし、本発明の
加工温度以下の９５０℃で加工した場合（比較例２）、
加工率がわずか２％ですでに割れが発生している。これ
は１０００℃以下ではＴｉｉ基合金材料の強度が著しく
高く、また延性が著しく乏しいため、加工性が極めて悪
くなることによる。
次にシース材としてＴｉ−３Ａβ−８Ｖ−６Ｃｒ−４Ｍ
ｏ −４Ｚ直通称β−Ｃ）を用いて実施例１と同様に加
工を行った例を実施例３とした。
ｏ −４Ｚ直通称β−Ｃ）を用いて実施例１と同様に加
工を行った例を実施例３とした。
本実施例３も実施例１と同様圧下率８０％迄割れ発生も
なく、加工率も５５％迄可能である。
なく、加工率も５５％迄可能である。
また、第２表に示した真空中（５ｘｘｏ−’ Ｔｏｒｒ
）、１２００℃での加工温度での結果によれば６０％以
上の圧下率で加工率が大気中での加工より低く、８０％
の圧下率では割れを生じている。
）、１２００℃での加工温度での結果によれば６０％以
上の圧下率で加工率が大気中での加工より低く、８０％
の圧下率では割れを生じている。
しかしながらシース材に５８１６、ＣＯ基耐熱合金を用
いた比較例１．２と比べると３５％の加工率を割れを発
生せずに、達成している点で有効である。
いた比較例１．２と比べると３５％の加工率を割れを発
生せずに、達成している点で有効である。
大気中での加工の方が真空中での加工より結果が良好で
あったのは酸化物の断熱効果のためである。
あったのは酸化物の断熱効果のためである。
第１表
以上大気中での加熱、
鍛造
第２表
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、シース材として
チタン合金を用い、１０００℃以上の温度で加工するこ
とにより、金属間化合物ＴｉＡｌ基合金の熱間加工を、
割れなく６０％の加工率まで行うことができる。
チタン合金を用い、１０００℃以上の温度で加工するこ
とにより、金属間化合物ＴｉＡｌ基合金の熱間加工を、
割れなく６０％の加工率まで行うことができる。
第１図は本発明に係る試料の斜視図であり、第２図は本
発明に係るシースのフタの斜視図であり、 第３図は本発明に係るシースの円筒函の斜視図であり、 第４図は本発明に係るシース材で試料をシースした状態
を示す断面図である。 １・・・試料、 ２・・・フタ、 ３・・・円柱空洞、
４・・・円筒函。
発明に係るシースのフタの斜視図であり、 第３図は本発明に係るシースの円筒函の斜視図であり、 第４図は本発明に係るシース材で試料をシースした状態
を示す断面図である。 １・・・試料、 ２・・・フタ、 ３・・・円柱空洞、
４・・・円筒函。
Claims (1)
- １、被加工材を被覆するシース材を用いて金属間化合物
ＴｉＡｌ基合金材料を熱間加工する際に、前記シース材
としてチタン合金を用い１０００℃以上の温度で加工す
ることを特徴とする金属間化合物ＴＩＡｌ基合金材料の
熱間加工法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33579189A JP2728305B2 (ja) | 1989-12-25 | 1989-12-25 | 金属間化合物ＴｉＡ▲ｌ▼基合金の熱間加工法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33579189A JP2728305B2 (ja) | 1989-12-25 | 1989-12-25 | 金属間化合物ＴｉＡ▲ｌ▼基合金の熱間加工法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03197630A true JPH03197630A (ja) | 1991-08-29 |
| JP2728305B2 JP2728305B2 (ja) | 1998-03-18 |
Family
ID=18292477
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33579189A Expired - Lifetime JP2728305B2 (ja) | 1989-12-25 | 1989-12-25 | 金属間化合物ＴｉＡ▲ｌ▼基合金の熱間加工法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2728305B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004538361A (ja) * | 2000-12-15 | 2004-12-24 | ティッセンクルップ オートモーティヴ アクチエンゲゼルシャフト | ＴｉＡｌ合金からなる高負荷容量の部材を製造する方法 |
| JP2010280002A (ja) * | 2009-06-05 | 2010-12-16 | Boehler Schmiedetechnik Gmbh & Co Kg | γチタン−アルミニウム−母合金から鍛造片を製造する方法 |
| WO2017018509A1 (ja) * | 2015-07-29 | 2017-02-02 | 新日鐵住金株式会社 | チタン複合材および熱間圧延用チタン材 |
| CN107283124A (zh) * | 2017-06-27 | 2017-10-24 | 太原理工大学 | 一种无包套热加工TiAl合金的方法 |
| US10920300B2 (en) | 2015-07-29 | 2021-02-16 | Nippon Steel Corporation | Titanium composite material and titanium material for hot rolling |
-
1989
- 1989-12-25 JP JP33579189A patent/JP2728305B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004538361A (ja) * | 2000-12-15 | 2004-12-24 | ティッセンクルップ オートモーティヴ アクチエンゲゼルシャフト | ＴｉＡｌ合金からなる高負荷容量の部材を製造する方法 |
| JP2010280002A (ja) * | 2009-06-05 | 2010-12-16 | Boehler Schmiedetechnik Gmbh & Co Kg | γチタン−アルミニウム−母合金から鍛造片を製造する方法 |
| WO2017018509A1 (ja) * | 2015-07-29 | 2017-02-02 | 新日鐵住金株式会社 | チタン複合材および熱間圧延用チタン材 |
| JP6137423B1 (ja) * | 2015-07-29 | 2017-05-31 | 新日鐵住金株式会社 | チタン複合材および熱間圧延用チタン材 |
| US10920300B2 (en) | 2015-07-29 | 2021-02-16 | Nippon Steel Corporation | Titanium composite material and titanium material for hot rolling |
| CN107283124A (zh) * | 2017-06-27 | 2017-10-24 | 太原理工大学 | 一种无包套热加工TiAl合金的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2728305B2 (ja) | 1998-03-18 |
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