JPH0361743B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0361743B2 JPH0361743B2 JP61269464A JP26946486A JPH0361743B2 JP H0361743 B2 JPH0361743 B2 JP H0361743B2 JP 61269464 A JP61269464 A JP 61269464A JP 26946486 A JP26946486 A JP 26946486A JP H0361743 B2 JPH0361743 B2 JP H0361743B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- less
- alloy
- ductility
- tial
- alloys
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Powder Metallurgy (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Description
発明の目的
本発明は、Ti−Al系合金、とくに金属間化合
物TiAlを主要構成相とする合合金の改良に関す
る。
物TiAlを主要構成相とする合合金の改良に関す
る。
たとえばタービンブレードやエンジンバルブの
ように、回転または往復運動をする部品は、高性
能化すなわち高応答性および高出力の要請を受け
て、ますます軽量化される傾向にある。従つて、
これらの部品に使用する耐熱材料は、単なる強度
でなく比強度（強度／密度）が重要視され、その
向上に努力が注がれている。 このような状況の中で、Ti−Al系合金、とく
に金属間化合物TiAlを主要構成相とするものが
注目されている。TiAlは耐用温度（応力28.1Kg
ｆ／mm2でクリープ破断寿命が1000時間に相当する
温度）が800℃であつて常用のTi合金（Ti−6Al
−4V）の550℃を上回り、しかも比重は3.8であ
つてTi合金の4.5よりはセラミツクス（gi3N4）の
3.2に近く、セラミツクスにはない加工性を有す
る上に、比強度はNi超合金（Inconel 713C）の
それを上回る。 とはいえ、TiAlを主要構成相とするTi−Al系
合金は、Ti合金やNi基超合金にくらべて延性が
低く、塑性加工が困難であるという弱点をもつ。
そこで、延性を改善する努力がなされている（た
とえば特開昭56−4344号は適量のＶの添加を開示
している）が、未だ実用化には至つていない。
ように、回転または往復運動をする部品は、高性
能化すなわち高応答性および高出力の要請を受け
て、ますます軽量化される傾向にある。従つて、
これらの部品に使用する耐熱材料は、単なる強度
でなく比強度（強度／密度）が重要視され、その
向上に努力が注がれている。 このような状況の中で、Ti−Al系合金、とく
に金属間化合物TiAlを主要構成相とするものが
注目されている。TiAlは耐用温度（応力28.1Kg
ｆ／mm2でクリープ破断寿命が1000時間に相当する
温度）が800℃であつて常用のTi合金（Ti−6Al
−4V）の550℃を上回り、しかも比重は3.8であ
つてTi合金の4.5よりはセラミツクス（gi3N4）の
3.2に近く、セラミツクスにはない加工性を有す
る上に、比強度はNi超合金（Inconel 713C）の
それを上回る。 とはいえ、TiAlを主要構成相とするTi−Al系
合金は、Ti合金やNi基超合金にくらべて延性が
低く、塑性加工が困難であるという弱点をもつ。
そこで、延性を改善する努力がなされている（た
とえば特開昭56−4344号は適量のＶの添加を開示
している）が、未だ実用化には至つていない。
本発明は、上記した問題のひとつの解決策を提
案しようとの意図にもとづくものであつて、その
目的は、金属間化合物TiAlを主要構成相とする
Ti−Al系合金の延性を高めて、塑性加工を容易
にした軽量耐熱合金を提供することにある。 発余の構成
案しようとの意図にもとづくものであつて、その
目的は、金属間化合物TiAlを主要構成相とする
Ti−Al系合金の延性を高めて、塑性加工を容易
にした軽量耐熱合金を提供することにある。 発余の構成
本発明の延性を改善した溶製材用Ti−Al系耐
熱合金は、Al：32〜38％に加えてＢ：0.005％〜
0.20％をを含有し、残部が不可避の不純物および
Tiからなる組成を有する。 好ましくは、上記の合金成分に対して、Ｃ：
0.2％以下、Ｏ：0.3％以下、N0.3％以下の１種ま
たは２種以上を有意な量、ただしＯ＋Ｎ：0.4％
以下であるように添加し含有させる。 本発明のTi−Al系合金から所望の構成部品を
製造する手段としては、鋳造はもとより、鍜造も
採用できる。
熱合金は、Al：32〜38％に加えてＢ：0.005％〜
0.20％をを含有し、残部が不可避の不純物および
Tiからなる組成を有する。 好ましくは、上記の合金成分に対して、Ｃ：
0.2％以下、Ｏ：0.3％以下、N0.3％以下の１種ま
たは２種以上を有意な量、ただしＯ＋Ｎ：0.4％
以下であるように添加し含有させる。 本発明のTi−Al系合金から所望の構成部品を
製造する手段としては、鋳造はもとより、鍜造も
採用できる。
本発明のTi−Al系合金において上記の成分組
成を選択した理由は、つぎのとおりである。 Al：32〜38％ 金属間化合物Ti−Al（γ用）を与える化学量
論組成はTi−36％Alであつて、Ti−Al二元
合金においてTiAlが単相で存在するのは、
Al：34〜42％の範囲である。しかし、Alが
38％を超えると延性が低下して目的に反する
ので、これを上限とする。一方、34％より
Alが少ないTiリツチの組成になるとTi3Al
（α2相）が生成し、この化合物は微量であれ
ば延性の向上に役立つ。Ti3Alそれ自体は脆
いため、多量になると脆化が起るので、32％
を下限にえらんだ。 Ｂ：0.005〜0.20％ ＢはTiAlの化合物の粒界を強化し、延性を
高めるとともに結晶粒を微細化して、強度の
向上にも寄与する。この効果は、0.005％と
いう少量の添加で得られる。一方、多量にな
ると脆いホウ化物の生成を招いて延性が低下
するので、0.20％の上限を定めた。 Ｃ：0.20％以下 ＣはTiと炭化物TiC形成し、合金の強度を高
める。その効果は次第に飽和し、かつ多量の
TiCは脆化の原因となるので、0.2％を上限
とした。 Ｏ：0.3％以下、Ｎ：0.3％以下、ただし Ｏ＋Ｎ：0.4％以下 ＯもＮも、TiAlに固溶してこれを強化する。
しかし、固溶量が上記の限界を超えると延性
が低下する。 〔実施例〕 表に示す組成のTi−Al系合金を溶製した。 溶解は、Arガス雰囲気でプラズマアークを熱
源とし、水冷銅ルツボをそなえたスカル炉を用い
て実施した。No.１〜５は第一の発明、No.６〜８は
第二の発明、そしてNo.９〜11は、比較のため挙げ
た既知の技術に従う例である。。 合金のインゴツトから試験片を切り出して、
900℃における引張試験を行なつた。結果を、表
にあわせて示す。それによれば、本発明の合金が
改善された延性を有することが明らかである。 No.２の合金については、1150℃において30％ま
たは50％の据込み加工を行行つた。 アプセツト量50％においても、試験片の表面に
ワレは認められなかつた。
成を選択した理由は、つぎのとおりである。 Al：32〜38％ 金属間化合物Ti−Al（γ用）を与える化学量
論組成はTi−36％Alであつて、Ti−Al二元
合金においてTiAlが単相で存在するのは、
Al：34〜42％の範囲である。しかし、Alが
38％を超えると延性が低下して目的に反する
ので、これを上限とする。一方、34％より
Alが少ないTiリツチの組成になるとTi3Al
（α2相）が生成し、この化合物は微量であれ
ば延性の向上に役立つ。Ti3Alそれ自体は脆
いため、多量になると脆化が起るので、32％
を下限にえらんだ。 Ｂ：0.005〜0.20％ ＢはTiAlの化合物の粒界を強化し、延性を
高めるとともに結晶粒を微細化して、強度の
向上にも寄与する。この効果は、0.005％と
いう少量の添加で得られる。一方、多量にな
ると脆いホウ化物の生成を招いて延性が低下
するので、0.20％の上限を定めた。 Ｃ：0.20％以下 ＣはTiと炭化物TiC形成し、合金の強度を高
める。その効果は次第に飽和し、かつ多量の
TiCは脆化の原因となるので、0.2％を上限
とした。 Ｏ：0.3％以下、Ｎ：0.3％以下、ただし Ｏ＋Ｎ：0.4％以下 ＯもＮも、TiAlに固溶してこれを強化する。
しかし、固溶量が上記の限界を超えると延性
が低下する。 〔実施例〕 表に示す組成のTi−Al系合金を溶製した。 溶解は、Arガス雰囲気でプラズマアークを熱
源とし、水冷銅ルツボをそなえたスカル炉を用い
て実施した。No.１〜５は第一の発明、No.６〜８は
第二の発明、そしてNo.９〜11は、比較のため挙げ
た既知の技術に従う例である。。 合金のインゴツトから試験片を切り出して、
900℃における引張試験を行なつた。結果を、表
にあわせて示す。それによれば、本発明の合金が
改善された延性を有することが明らかである。 No.２の合金については、1150℃において30％ま
たは50％の据込み加工を行行つた。 アプセツト量50％においても、試験片の表面に
ワレは認められなかつた。
【表】
【表】
発明の効果
本発明により、高い耐熱性と比強度を有する
Ti−Al系合金の延性が高められ、塑性加工が容
易になつた。従つて、種々の回転系または往復動
系の機械部品、たとえば航空機用ジエツトエンジ
ンや産業用ガスタービンのブレード、単車または
自動車エンジンの吸気排気弁、ロツカーアーム、
コンロツド、ターボホイールなどが容易に製造で
きる。 塑性加工が容易であるということは、加工の困
難さがひきおこしていた製品の信頼性の問題を
も、著しく軽減することになる。
Ti−Al系合金の延性が高められ、塑性加工が容
易になつた。従つて、種々の回転系または往復動
系の機械部品、たとえば航空機用ジエツトエンジ
ンや産業用ガスタービンのブレード、単車または
自動車エンジンの吸気排気弁、ロツカーアーム、
コンロツド、ターボホイールなどが容易に製造で
きる。 塑性加工が容易であるということは、加工の困
難さがひきおこしていた製品の信頼性の問題を
も、著しく軽減することになる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ Al：32〜38％に加えてＢ：0.005〜0.20％を
含有し、残部が実質的にTiからなる溶製材用Ti
−Al系耐熱合金。 ２ Al：32〜38％に加えてＢ：0.005〜0.2％を含
有し、さらにＣ：0.2％以下、Ｏ：0.3％以下、
Ｎ：0.3％以下の１種または２種以上を、有意な
量、ただしＯ＋Ｎ：0.4％以下であるように添加
することにより含有し、残部が実質的にTiから
なる溶製材用Ti−Al系耐熱合金。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26946486A JPS63125634A (ja) | 1986-11-12 | 1986-11-12 | 溶製材用Ｔｉ―Ａｌ系耐熱合金 |
| US07/120,070 US4849168A (en) | 1986-11-12 | 1987-11-12 | Ti-Al intermetallics containing boron for enhanced ductility |
| DE8787116728T DE3781394T2 (de) | 1986-11-12 | 1987-11-12 | Titan-aluminium-legierung. |
| EP87116728A EP0275391B1 (en) | 1986-11-12 | 1987-11-12 | Titanium-aluminium alloy |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26946486A JPS63125634A (ja) | 1986-11-12 | 1986-11-12 | 溶製材用Ｔｉ―Ａｌ系耐熱合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63125634A JPS63125634A (ja) | 1988-05-28 |
| JPH0361743B2 true JPH0361743B2 (ja) | 1991-09-20 |
Family
ID=17472800
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26946486A Granted JPS63125634A (ja) | 1986-11-12 | 1986-11-12 | 溶製材用Ｔｉ―Ａｌ系耐熱合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63125634A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0261017A (ja) * | 1988-08-27 | 1990-03-01 | Yakichirou Shiozaki | チタン・アルミニウツ合金 |
| JP2960068B2 (ja) * | 1988-10-05 | 1999-10-06 | 大同特殊鋼株式会社 | ＴｉＡｌ−Ｔｉ▲下３▼Ａｌ系複合材料 |
| JPH0818151B2 (ja) | 1988-11-11 | 1996-02-28 | 大同特殊鋼株式会社 | Ｔｉ−Ａｌ合金と構造用鋼との接合方法および接合部品 |
| US5252150A (en) * | 1990-05-18 | 1993-10-12 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaishi | Process for producing nitrogen containing Ti--Al alloy |
| JP3006120B2 (ja) * | 1990-05-18 | 2000-02-07 | トヨタ自動車株式会社 | Ｔｉ−Ａｌ系合金およびその製造方法 |
| US5370839A (en) * | 1991-07-05 | 1994-12-06 | Nippon Steel Corporation | Tial-based intermetallic compound alloys having superplasticity |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6270531A (ja) * | 1985-09-24 | 1987-04-01 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | Ｔｉ−Ａｌ系金属間化合物部材の成形法 |
| JPH0735554B2 (ja) * | 1986-10-31 | 1995-04-19 | 大同特殊鋼株式会社 | Ｔｉ−Ａｌ系粉末冶金用合金 |
-
1986
- 1986-11-12 JP JP26946486A patent/JPS63125634A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63125634A (ja) | 1988-05-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |