JPH04235232A - 高強度チタン合金の製造方法 - Google Patents
高強度チタン合金の製造方法Info
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- JPH04235232A JPH04235232A JP189691A JP189691A JPH04235232A JP H04235232 A JPH04235232 A JP H04235232A JP 189691 A JP189691 A JP 189691A JP 189691 A JP189691 A JP 189691A JP H04235232 A JPH04235232 A JP H04235232A
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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。
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は自動車用部品、海洋ない
し船舶用部品、および一般構造用部品等の切削加工の困
難なＴｉ合金部材の粉末冶金による製造方法に関する。
し船舶用部品、および一般構造用部品等の切削加工の困
難なＴｉ合金部材の粉末冶金による製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車用エンジン部材の一つであるコネ
クティングロッドは、従来鉄鋼材料を切削加工して用い
られてきた。最近の燃費向上、軽量化、高効率化等の目
的に沿って、鉄鋼材料に代わってチタン合金材での各種
部品の開発が進んでいる。しかしながら、従来のチタン
合金部品は真空アーク溶解炉（ＶＡＲ）による溶解に始
まって、鍛造、熱間圧延、熱処理等の各工程を経た後、
機械加工を施して製造しており、高価な工程を用いるこ
と、工程が複雑なことなどから必然的に製品価格も高く
、自動車部品としての汎用が難しかった。
クティングロッドは、従来鉄鋼材料を切削加工して用い
られてきた。最近の燃費向上、軽量化、高効率化等の目
的に沿って、鉄鋼材料に代わってチタン合金材での各種
部品の開発が進んでいる。しかしながら、従来のチタン
合金部品は真空アーク溶解炉（ＶＡＲ）による溶解に始
まって、鍛造、熱間圧延、熱処理等の各工程を経た後、
機械加工を施して製造しており、高価な工程を用いるこ
と、工程が複雑なことなどから必然的に製品価格も高く
、自動車部品としての汎用が難しかった。
【０００３】Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖは強度延性のバランス
が良く、最も多く使用されているチタン合金であり、自
動車部品の有力な候補材料である。しかしながら近年さ
らに高強度材料が要求されつつある。この要求に応える
従来型合金として、Ｔｉ−１０Ｖ−２Ｆｅ−３Ａｌをは
じめとするｎｅａｒβ型チタン合金があるが、高強度特
性を得るためには複雑かつ精密な熱処理が必要である。 簡便な強度向上策としてはＴｉ−６Ａｌ−４ＶにＦｅを
微量添加する方法が有効である。しかしながら、従来の
溶解法ではＦｅの凝固偏析が顕著に生じてしまい、材質
が安定しないという問題点があった。
が良く、最も多く使用されているチタン合金であり、自
動車部品の有力な候補材料である。しかしながら近年さ
らに高強度材料が要求されつつある。この要求に応える
従来型合金として、Ｔｉ−１０Ｖ−２Ｆｅ−３Ａｌをは
じめとするｎｅａｒβ型チタン合金があるが、高強度特
性を得るためには複雑かつ精密な熱処理が必要である。 簡便な強度向上策としてはＴｉ−６Ａｌ−４ＶにＦｅを
微量添加する方法が有効である。しかしながら、従来の
溶解法ではＦｅの凝固偏析が顕著に生じてしまい、材質
が安定しないという問題点があった。
【０００４】また、従来からのチタン合金の粉末冶金法
の１つである合金粉末法は、一旦溶解した材料を粉体化
処理して原料とするため必然的に製造価格が上昇し、凝
固偏析の問題は解決されない。そのため溶解工程を介さ
ない方法での高強度チタン合金の製造工程の開発が期待
されている。なお、チタン合金の素粉末混合法について
は特開昭６２−４８０４号公報に開示されている。
の１つである合金粉末法は、一旦溶解した材料を粉体化
処理して原料とするため必然的に製造価格が上昇し、凝
固偏析の問題は解決されない。そのため溶解工程を介さ
ない方法での高強度チタン合金の製造工程の開発が期待
されている。なお、チタン合金の素粉末混合法について
は特開昭６２−４８０４号公報に開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は自動車用部品
等の使用に耐え得る高強度チタン合金の溶解法によらな
い新たな高能率の製造方法を提供ことを目的とするもの
である。
等の使用に耐え得る高強度チタン合金の溶解法によらな
い新たな高能率の製造方法を提供ことを目的とするもの
である。
【０００６】
【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。すなわち本発明は、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
合してなる混合粉末を、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とを
骨子とするものである（これがいわゆる素粉末法である
）。さらに、本発明においては強度、延性、靱性を向上
させるため、高温静水下における圧下（熱間静水圧プレ
ス；ＨＩＰ）を行う。
、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。すなわち本発明は、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
合してなる混合粉末を、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とを
骨子とするものである（これがいわゆる素粉末法である
）。さらに、本発明においては強度、延性、靱性を向上
させるため、高温静水下における圧下（熱間静水圧プレ
ス；ＨＩＰ）を行う。
【０００７】以上の方法によれば、チタンの添加元素を
任意の重量比で容易に添加することができ、かつ溶解法
および合金粉末法では凝固偏析のために添加することが
できないか、または添加量に制限のある元素も添加が可
能となる。また以上の方法によれば、溶解、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、自動車用
部品等の製造が可能となる。
任意の重量比で容易に添加することができ、かつ溶解法
および合金粉末法では凝固偏析のために添加することが
できないか、または添加量に制限のある元素も添加が可
能となる。また以上の方法によれば、溶解、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、自動車用
部品等の製造が可能となる。
【０００８】本発明において、チタン粉末中の塩素含有
量を０．００１％（重量％、以下同じ）以下にした理由
はＨＩＰ処理により密度を１００％にするためであり、
またそれによって高強度を得るためである。Ｆｅを０．
３〜１．０％未満と限定した理由は、０．３％未満では
強化作用が生じないためであり、１．０％以上では焼結
時のＦｅの拡散が不十分となり、βフレックの原因とな
ったり、またβ相が多量に生成して機械的性質にばらつ
きが生じるためである。
量を０．００１％（重量％、以下同じ）以下にした理由
はＨＩＰ処理により密度を１００％にするためであり、
またそれによって高強度を得るためである。Ｆｅを０．
３〜１．０％未満と限定した理由は、０．３％未満では
強化作用が生じないためであり、１．０％以上では焼結
時のＦｅの拡散が不十分となり、βフレックの原因とな
ったり、またβ相が多量に生成して機械的性質にばらつ
きが生じるためである。
【０００９】プレス後の密度を６０％以上にする理由は
、これ未満では健全な粉末成形体が得られないからであ
る。焼成温度を限定した理由は、１１００℃未満では合
金元素の拡散が不足し、１５００℃超では結晶粒が成長
し機械的特性を悪化させるためである。焼成時間を３０
分以上に限定した理由は、この時間未満では合金元素の
拡散が不足するためである。
、これ未満では健全な粉末成形体が得られないからであ
る。焼成温度を限定した理由は、１１００℃未満では合
金元素の拡散が不足し、１５００℃超では結晶粒が成長
し機械的特性を悪化させるためである。焼成時間を３０
分以上に限定した理由は、この時間未満では合金元素の
拡散が不足するためである。
【００１０】ＡｌとＶよりなる母合金粉末を混合原料と
して使用した理由は、Ｖ４０Ａｌ６０の予め合金化され
た安価な汎用品が存在し、ＶおよびＡｌ単独で使用した
場合の焼結時のＶの拡散不足や、Ａｌの溶出が防止でき
るからである。ＨＩＰ処理の温度を限定した理由は、β
変態温度−１５０℃未満ではＨＩＰ後の密度が１００％
にならず、β変態温度＋２５０℃超では結晶粒が成長し
強度特性を低下させるためである。
して使用した理由は、Ｖ４０Ａｌ６０の予め合金化され
た安価な汎用品が存在し、ＶおよびＡｌ単独で使用した
場合の焼結時のＶの拡散不足や、Ａｌの溶出が防止でき
るからである。ＨＩＰ処理の温度を限定した理由は、β
変態温度−１５０℃未満ではＨＩＰ後の密度が１００％
にならず、β変態温度＋２５０℃超では結晶粒が成長し
強度特性を低下させるためである。
【００１１】
【実施例】３種類の粉末、すなわち、その組成が純度９
９％以上で、かつ塩素含有量が０．０００８％のチタン
粉末と、その組成がアルミニウム６０％、バナジウム４
０％の添加用母合金粉末、および鉄粉末とを用意した。 次に、チタン粉末、添加用母合金粉末、および鉄粉末を
表１に示した混合比で機械的に混合した。比較のためチ
タン粉末と添加用母合金粉末を混合したものを従来法原
料粉末として使用した。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。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。成形後の密度はいずれも
８５％であった。圧粉体を、真空度１０−４〜１０−６
ｔｏｒｒ、１３００℃で２時間焼結処理した。次いで９
００℃、１０００ｋｇｆ／ｃｍ２ で２時間の熱間静水
圧プレス処理をした。
９％以上で、かつ塩素含有量が０．０００８％のチタン
粉末と、その組成がアルミニウム６０％、バナジウム４
０％の添加用母合金粉末、および鉄粉末とを用意した。 次に、チタン粉末、添加用母合金粉末、および鉄粉末を
表１に示した混合比で機械的に混合した。比較のためチ
タン粉末と添加用母合金粉末を混合したものを従来法原
料粉末として使用した。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。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。成形後の密度はいずれも
８５％であった。圧粉体を、真空度１０−４〜１０−６
ｔｏｒｒ、１３００℃で２時間焼結処理した。次いで９
００℃、１０００ｋｇｆ／ｃｍ２ で２時間の熱間静水
圧プレス処理をした。
【００１２】
【表１】
【００１３】従来法および本発明の方法で作った合金に
ついてそれぞれＦｅ濃度、β変態温度、引張特性を表２
に示した。
ついてそれぞれＦｅ濃度、β変態温度、引張特性を表２
に示した。
【００１４】
【表２】
【００１５】表２から明らかなように本発明の方法で作
った合金は、従来材に比べ強度が高く、かつ延性が変化
しないものとなる。
った合金は、従来材に比べ強度が高く、かつ延性が変化
しないものとなる。
【００１６】
【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
、熱間静水圧プレス処理を加えることにより、自動車用
部品等の使用に耐え得る高強度チタン合金（例えば、従
来の溶解法においては凝固偏析のために製造できない成
分系のチタン合金）を、溶解法によらない新たな製造法
により得ることができる。
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
、熱間静水圧プレス処理を加えることにより、自動車用
部品等の使用に耐え得る高強度チタン合金（例えば、従
来の溶解法においては凝固偏析のために製造できない成
分系のチタン合金）を、溶解法によらない新たな製造法
により得ることができる。
Claims (1)
- 【請求項１】 重量％で塩素含有量が０．００１％以
下のチタン粉末、ＡｌとＶよりなる母合金粉末、および
Ｆｅ粉末よりなる粉末を、重量％でＡｌ５．５〜６．５
％、Ｖ３．５〜４．５％、Ｆｅ０．３〜１．０％未満、
残部Ｔｉとなるように混合し、室温にてプレスまたは冷
間静水圧プレス（ＣＩＰ）で密度６０％以上に成形した
後、１１００℃以上１５００℃以下の温度で３０分以上
の焼成を行い、焼成後さらにβ変態温度−１５０℃から
β変態温度＋２５０℃の温度で熱間静水圧プレス（ＨＩ
Ｐ）処理を施すことを特徴とする高強度チタン合金の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP189691A JPH04235232A (ja) | 1991-01-11 | 1991-01-11 | 高強度チタン合金の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP189691A JPH04235232A (ja) | 1991-01-11 | 1991-01-11 | 高強度チタン合金の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04235232A true JPH04235232A (ja) | 1992-08-24 |
Family
ID=11514350
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP189691A Withdrawn JPH04235232A (ja) | 1991-01-11 | 1991-01-11 | 高強度チタン合金の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04235232A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013080390A1 (ja) * | 2011-11-29 | 2013-06-06 | 東邦チタニウム株式会社 | α＋β型またはβ型チタン合金およびその製造方法 |
| JP2014513197A (ja) * | 2010-09-27 | 2014-05-29 | パブリックストックカンパニー “ヴイエスエムピーオー アヴィスマ コーポレーション” | （４．０〜６．０）％のＡｌ−（４．５〜６．０）％のＭｏ−（４．５〜６．０）％のＶ−（２．０〜３．６）％のＣｒ−（０．２〜０．５）％のＦｅ−（０．１〜２．０）％のＺｒからなる近β型チタン合金の溶解方法 |
| CN105834431A (zh) * | 2016-04-11 | 2016-08-10 | 西安欧中材料科技有限公司 | 一种高均匀Ti-6Al-4V合金粉末冶金块体的制备方法 |
| CN117551911A (zh) * | 2022-08-02 | 2024-02-13 | 西安铂力特增材技术股份有限公司 | 超高强度钛合金金属粉末及钛合金 |
-
1991
- 1991-01-11 JP JP189691A patent/JPH04235232A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014513197A (ja) * | 2010-09-27 | 2014-05-29 | パブリックストックカンパニー “ヴイエスエムピーオー アヴィスマ コーポレーション” | （４．０〜６．０）％のＡｌ−（４．５〜６．０）％のＭｏ−（４．５〜６．０）％のＶ−（２．０〜３．６）％のＣｒ−（０．２〜０．５）％のＦｅ−（０．１〜２．０）％のＺｒからなる近β型チタン合金の溶解方法 |
| WO2013080390A1 (ja) * | 2011-11-29 | 2013-06-06 | 東邦チタニウム株式会社 | α＋β型またはβ型チタン合金およびその製造方法 |
| US9969004B2 (en) | 2011-11-29 | 2018-05-15 | Toho Titanium Co., Ltd. | α+β or β titanium alloy and method for producing same |
| CN105834431A (zh) * | 2016-04-11 | 2016-08-10 | 西安欧中材料科技有限公司 | 一种高均匀Ti-6Al-4V合金粉末冶金块体的制备方法 |
| CN117551911A (zh) * | 2022-08-02 | 2024-02-13 | 西安铂力特增材技术股份有限公司 | 超高强度钛合金金属粉末及钛合金 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19980514 |