JPH0428833A - Ｆｅ―Ａｌ系金属間化合物部材の成形方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明はＦｅ−Ａｌ系金金属間化合物部材成形方法に関
する。

［従来の技術］ 従来より、正原子価乞もつ金属元素同志で化合物をつく
る金属間化合物の一種であるＦｅ−Ａｌ系金金属間化合
物、優れた高温強度及び耐食性を有するため、低価格な
高温用構造材料として注目されている。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、Ｆｅ−Ａｌ系金金属間化合物、常温及び高温
で展延性に乏しいので、成形加工することが難しく、実
用材料に供することが困難であるという問題点があった そこで本発明は、Ｆｅ−Ａｌ系金金属間化合物部材容易
に成形することができるＦｅ−Ａｌ系金金属間化合物部
材成形方法を提供することを目的としてなされた。

［課題を解決するための手段］ 前記目的を達するためになされた請求項］の発明は、 Ａｌ１２〜６０重量％、Ｆｅ４０〜８８重量％の割合で
、Ａｌ又はＡΩ合金の粉末とＦｅ又はＦｅ合金の粉末と
を混合し、この混合物をＦｅ−Ａｌ系金金属間化合物形
成する温度以上でかつ該化合物の固相線以下の温度で熱
処理することを特徴とするＦｅ−Ａｌ系金金属間化合物
部材成形方法を要旨とする。

ここで、Ｆｅ−ＡΩ系金属間化合物とは、例えばＦｅ５
Ａｌ、ＦｅＡＪ　　Ｆｅ２ＡΩｓ、ＦｅＡＬで示される
金属間化合物である。

尚、この熱処理の温度１上　前記温度範囲であればよい
が、混合物の成分組成により最適な熱処理の温度は異な
る。

また、請求項２の発明は、 前記請求項１のＦｅ−Ａｌ系金金属間化合物部材成形方
法において、前記混合物を真空脱気し、その後緻密化す
る処理を行い、更に前記熱処理の温度範囲でかつ２００
気圧以上で加熱焼成することを特徴とするＦｅ−Ａｌ系
金金属間化合物部材成形方法を要旨とする。

［作用コ 請求項１の発明（友 まず、Ａｌ又はＡｌ合金の粉末を製造し、またＦｅ又は
Ｆｅ合金の粉末を製造する。そして、これらの粉末を混
合して、Ａｌ１２〜６０重量％。

Ｆｅ４０〜８８重量％の割合の混合物を調製する。

その後、この混合物を特定の温度範囲で、即ち、Ｆｅ−
Ａｌ系金金属間化合物形成する温度以上でかつ該化合物
の固相線以下の温度で熱処理する。

この様にして、Ｆｅ−Ａｌ系金金属間化合物部材成形を
行う。

つまり、本発明は粉末冶金法に着目して、Ｆｅ−Ａｌ系
金金属間化合物部材成形することを特徴とするものであ
り、前記所定の組成の粉体温合物を、所定の温度範囲で
熱処理することにより、Ｆｅ−ＡＤ系金金属間化合物部
材容易に成形することが可能となる。

また、請求項２の発明は、 まず、前記請求項１と同様な混合物を調製した後に、空
孔の発生を防止するために真空脱気する。

その後、この混合物を例えばホットプレス等で緻密化す
る処理を行う。次に、前記熱処理の温度範囲で２００気
圧以上に加圧して加熱焼成することにより、Ｆｅ−Ａｌ
系金金属間化合物部材成形を行う。

本発明（よ相対密度を一層向上させるために請求項１の
発明の工程に加えて、脱気及び緻密化の処理工程を加え
、更に高温加圧の処理を行うものである。

［実施例］ 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は第１実施例のＦｅ−Ａｌ系金金属間化合物部材
成形方法を表す工程図である。

図に示すように本実施例のＦｅ−Ａｌ系金金属間化合物
部材成形方法は、次のような工程からなっている。

（Ｆｅ粉末の製造工程・・・１） Ｆｅ粉末としては、従来の粉末製造方法や鋳塊等の切削
で製作されたものを用いることができ、その粒度を１μ
ｍから１０００μｍに調整したものを用いる。尚、Ｆｅ
粉末以外にも、例えば５２０Ｃ等のＦｅ合金の粉末を用
いることもできる。

（Ａｌ粉末の製造工程・・・１１） Ａｌ粉末としては、Ｆｅ粉末と同様に従来の粉末製造方
法により製造されるが、望ましくは、価格の点からガス
アトマイズ法を用いるのがよい。

粒度は１μｍから１０００μｍに調整したものを用いる
。尚、ＡｌＱ末以外にも、例えばＡ６０６１等のＡｌ合
金の粉末を用いることもできる。

（混合工程・・・１１１） 次にＦｅ粉末とＡｌ粉末とを、Ａｌ１２〜６０重量％、
残部Ｆｅの割合になるように、Ｖ形混合機等で混合する
。

この様な混合割合にするのは、Ａｌが１２〜６０重量％
の範囲外では、製造する部材の全体を所定（７）Ｆｅ−
Ａｌ系金金属間化合物Ｆｅ３ＡＩ２．ＦｅＡｌ２．Ｆｅ
２ＡＩ２５．ＦｅＡＵ３）とすることが困難となるから
である。

（熱処理工程−・・ＩＶ） 次に、前記混合工程１１１により所定の割合で調整され
た混合物の全体または一部を、５００℃以上で、かつ固
相線以下の温度で、加熱することにより、ＦｅとＡｌと
の合金化反応を生じさせ、Ｆｅ−Ａｌ系金金属間化合物
部材成形する。

尚、このときの雰囲気は、真空中又は不活性ガス（Ｈｅ
、Ａｒ等）中とする。

上述した様な方法でＡｌとＦｅの混合物を熱処理して成
形することにより、容易に、高温強度及び耐食性に優れ
たＦｅ−Ａｌ系金金属間化合物部材製造することができ
た。

次に、第２実施例について、第２図に基づいて説明する
。

本実施例（上前記第１実施例に更に緻密化のための工程
を加えたものである。即ち、固相間の拡散によるカーケ
ンドルボイドによって、通常多数の空洞が発生するが、
この様な空洞を潰して緻密化を促進するために、次に説
明する第２実施例のＦｅ−Ａｌ系金金属間化合物部材成
形方法を採用した。

第２図に示すように、第２実施例のＦｅ−Ａｌ２系金属
間化合物部材の成形方法は、前記第１実施例の混合工程
１１１に引き続き、次のような工程の処理を行う。

（脱気工程・・・■） 前記混合工程１１１で調製した混合物を、Ｆｅ、Ｔ等か
らなる密閉した容器に収納して、真空ポンプにて脱気処
理を行う。

これは、粉末表面の吸着ガス、吸着水を除去すすると共
に、後の工程に於けるＦｅ−Ａｌ系金金属間化合物部材
酸化を防止するためである。このため真空度は］Ｏ−２
気圧以下とするのが好ましい。

また、脱気処理温度は、常温〜５５０°Ｃで行う。

特に４００〜５００℃で脱気処理を行うと、吸着ガス、
吸着水の除去がより効果的である。

尚、脱気処理温度が５５０℃を超える場合には、Ｆｅと
Ａｌとの急激な合金化反応（急激な合金化反応二合金化
反応の生成熱によりこの反応が次々と伝播していく現象
）が生じることがあり好ましくない。

また、前記脱気工程■を行う前に、混合工程１１１で調
製した混合物を、冷間静水圧プレス（ＣＩ　Ｐ：Ｃｏ１
ｄ　１ｓｏｓｔａｔｉｃ　Ｐｒｅｓｓ）や−軸プレスに
より圧縮すると、相対密度が上昇し取り扱いが容易にな
るので好適である。ここで、相対密度とは混合物の密度
を完全に緻密化した場合の密度に対する割合（％）とし
て表したものである。

（緻密化工程・・・Ｖ＋） 前記脱気工程■で脱気された混合物を、ホットプレス、
押出、圧延、鍛造ＣＩ　Ｐ、　或いはＨＰ　（Ｈｏｔ　
１ｓｏｓｔａｔｉｃ　Ｐｒｅｓｓ）等により、相対密度
が９５％以上になるように圧縮し、粉末圧縮体（緻密体
）とする。

この緻密化は、後述する処理である高温高圧処理工程Ｖ
ｌｌ＋において合金化をより容易にするためと、最終製
品の相対密度を９５％以上にするために行うものである
。

また、この緻密化工程■１は、「ｅとＡｌとの急激な合
金化反応を防止するため５５０’Ｃ以下で実施される。

このため、本工程の緻密化では、殆どＦｅ−Ａｌ系金金
属間化合物形成されない。

尚、前記脱気工程■と緻密化工程ｖ１とを、真空ホット
プレスを用いて同時に行ってもよい。

（成形工程・・・Ｖｌｌ） 前記緻密化工程■１によって形成された緻密体に、塑性
加工或いは機械加工などを行って、はぼ最終の製品形状
に仕上げる。

前記緻密体は、殆どＦｅ−Ａｌ系金金属間化合物形成さ
れていないので展延性に富み、このため、塑性加工或い
は機械加工などが容易に行える。

尚、この成形工程■１の処理は、混合工程ＩＩ＋の後に
、粉末鍛造などで行ってもよい。

（高温高圧処理工程・・・■１１） 前記緻密化工程ｖ１、或いは成形工程■１で得た緻密体
を高温高圧処理する。

このとき、圧力は少なくとも２００気圧以上望ましくは
５００気圧〜７０００気圧に設定し、処理温度は５５０
°ＣからＦｅ−ＡΩ系金属間化合物の同相線温度までと
する。

これ未処理温度が５５０°Ｃ未満であるとＦｅとＡｌと
の急激な合金化反応が進行せず、一方、本化合物の固相
点温度より高いと、材料が一部溶解し、部材としての形
状が保てないからである。

（仕上げ成形工程・・・ＩＸ） 前記高温高圧処理工程■１の後１ミ機械加工な−により
最終製品の形状に仕上げる。

上述したような工程で処理されたＦｅ−Ａｌ、１金属間
化合物部材に（よ空洞が殆どないので和文密度が高い。

（実験例） 次に、前記各実施例における実験例についてＢ明する。

この実験で（よ原料として、粒径７４８℃以１のＦｅ粉
末と粒径１４９μｍ以下のＡｌ粉末とを用い、Ｖ型混合
機を使用して所定の割合の混合物を調製した次いで、そ
の混合物を用いて、前記第１実施例及び第２実施例の成
形方法で、Ｆｅ−Ａｌ系金金属間化合物部材成形、し、
それとともに他の条件で比較例部材を成形した　そして
、Ｘ線解析により、Ｆｅ−Ａｌ系金金属間化合物部材状
態を調べ更に相対密度も調べた 下記の表１に、その成形の条件及び実験の結果を示す。

この実験例のうち、試料Ｎ１１ｌ〜５が第１実施例であ
り、試料Ｎα６〜］１が第２実施例であり、試料Ｎα］
２〜１４が比較例である。

表１の脱気処理の条件としては、］］０−６気の状態で
４００℃で１時間加熱を採用し、加熱した例を「○」で
示した　また、表１の判定において、「○Ｊ或いは「◎
」（よ実験の結果、Ｆｅ−Ａｌ系金金属間化合物認めら
れたものを示し、この内「◎」は、相対密度が９５％以
上のものを示し、一方「○」は相対密度が９５％以下の
ものを示す。

また「×」は、主にＦｅ−Ａｌ系金金属間化合物はなく
α−Ｆｅ或いはＡｌが認められたものを示す。

表 この表から、第１実施例及び第２実施例の成形方法では
、明らかにＦｅ−Ａｌ系金金属間化合物形成されている
ことがわかるが、特に第２実施例の成形方法では、相対
密度の高いＦｅ−Ａｌ系金金属間化合物形成されるので
好適である。それに対して比較例のものＩＬＦｅ−Ａｌ
系金金属間化合物主に形成されておらず不適である。

［発明の効果］ 以上詳述したように、請求項１の発明のＦｅ−Ａｌ系金
金属間化合物部材成形方法によれば、Ｆｅ粉末とＡｌ粉
末とを所定の割合で混合して、所定温度範囲で熱処理を
するだけでＦｅ−、ｌ！系金金属間化合物部材、容易に
成形することができる。

更に、請求項２のＦｅ−Ａｌ系金金属間化合物部材成形
方法にょれ（戯脱気−緻密化−高温高圧の処理を加える
ことにより、より緻密なＦｅ−Ａｌ系金金属間化合物部
材容易に成形することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１実施例のＦｅ−Ａｌ系金属間化合物部材の
成形方法を表す工程図、第２図は第２実施例のＦｅ−Ａ
ｌ系金金属間化合物部材成形方法を表す工程図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　Ａｌ１２〜６０重量％、Ｆｅ４０〜８８重量％の割
   合で、Ａｌ又はＡｌ合金の粉末とＦｅ又はＦｅ合金の粉
   末とを混合し、この混合物をＦｅ−Ａｌ系金属間化合物
   を形成する温度以上でかつ該化合物の固相線以下の温度
   で熱処理することを特徴とするＦｅ−Ａｌ系金属間化合
   物部材の成形方法。 ２　前記請求項１のＦｅ−Ａｌ系金属間化合物部材の成
   形方法において、前記混合物を真空脱気し、その後緻密
   化する処理を行い、更に前記熱処理の温度範囲でかつ２
   ００気圧以上で加熱焼成することを特徴とするＦｅ−Ａ
   ｌ系金属間化合物部材の成形方法。