JPH0446664A - アルミナイドの鋳造方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は金属間化合物であるアルミナイドの鋳造方法に
関する。

［従来の技術］ 従来より、金属間化合物の一種であるアルミナイド（特
にチタニウムアルミナイド）は、軽量で優れた高温強度
を有するため、航空宇宙分野、自動車分野或は産業機械
分野において注目されており、例えばエンジン用の吸・
排気バルブ等の高温用構造材料として期待されている。

このアルミナイドに（飄難加工性や常温での延性が乏し
いこと等の製造上の困難さがあり、更に活性の金属から
なるため溶解や鋳造が限定されるという問題があるので
、必ずしも製造が容易とは言えなかつ旭 例えば、実際にアルミナイドの鋳造を行う場合には、ア
ルミナイドの融点が高く鋳造に耐える適当な材質の鋳型
がないため、熱伝導率の大きな銅等を水で冷却するいわ
ゆる水冷鋳型等を使用しなければならなかった。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、この水冷鋳型（表　水冷するための特別な構
造を必要し、更にその冷却能力が通常の鋳型より高いの
で、例えばエンジン用の吸・排気バルブ等の複雑な形状
の部材や細い部材等の鋳造が困難であった。

つまり、水冷鋳型で、複雑形状の部材や細い部材を鋳造
しようとすると、全体が均一に冷却せずに一部だけが先
に冷却されることがあり、それによって固まり方が不揃
いになってボアが発生することがあった　そのため、従
来で（表鋳造後にＨＩＰ処理等の別の工程が必要とされ
るという問題があった。

また、上記技術とは別］：、切削によってエンジン用の
吸・排気バルブ等の複雑な部材を製造しようとしても、
アルミナイドの切削自体が容易ではなく、しかも多くの
切り屑が発生して生産の歩留りが低く、製造コストが高
くなってしまうという問題があった。

そこで本発明（よ　ボア等の欠陥が生じることがなく、
しかも歩留りが高いアルミナイドの鋳造方法を提供する
ことを目的としてなされた。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達するためになされた請求項］の発明は、 ＡＱとＴｉとを各々２５ａ　ｔ％以上７５ａｔ％以下の
範囲で含有する溶湯を製造し、該溶湯に鋳型を押し込ん
で鋳造品を形成するアルミナイドの鋳造方法を要旨とす
る。

また、請求項２の発明（よ 前記請求項１記載のアルミナイドの鋳造方法において、
前記溶湯が下記のａｔ％の成分のうち、１種又は２種以
上の成分を含むアルミナイドの鋳造方法を要旨とする。

０．０５　≦Ｃｒ≦１０゜ ０．０５　≦Ｎｂ≦１０゜ ０、ＯＯ１≦Ｓｉ≦１０ 尚、ここでａｔ％と（表　原子数の％を示すものである
。

［作用］ 請求項１の発明（よ まず、ＡＱ及びＴｉの原料を溶解して、前記アルミナイ
ドを形成できる所定の範囲のＡＱと王とを成分とする溶
湯を製造し、次に、この溶湯に鋳型を押し込むものであ
る。

つまり、鋳型に溶湯を流し込むのではなく、溶湯に鋳型
を押し込むことにより、その押し込む際に発生する圧力
を利用して、複雑な形状の部材や細長い形状の部材の鋳
型に、急速に溶湯を充填するものである。即ち、この大
きな圧力による急速な充填により、複雑な部材などの鋳
型内においてボア等の欠陥の発生を防止できる。

尚、ＡＱ及びＴｉが前記範囲内に有る場合に（よ好適に
合金化反応が生じて、金属間化合物を単独に生成するこ
とができるものである。

また、請求項２記載の成分を前記範囲で含有する溶湯で
は、下記の作用を奏する。

■Ｃｒ 下限値未満では延性の向上が見られず、一方、上限値を
超えると延性の改良が飽和する。

■Ｓ１ 下限値未満では耐酸化性の向上が見られず、方、上限値
を超えると耐酸化性が飽和する。

■Ｎｂ 下限値未満では強度の向上が見られず、一方、上限値を
超えると強度が飽和する。

［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図はバルブの鋳造に本発明を適用した工程２示し、
第２図はその作業例を示している。

（鋳型形成工程・・・１） 第２図に示すよう慝　予め銅製氷冷ハース２には、直径
５０眼　深さ１０ｍｍの円盤状の凹部３を設け、また銅
製水冷鋳型４には、バルブの形状の孔５を設ける。この
水冷ハース２の凹部３及び水冷鋳型４の孔５の周囲には
、冷却用の水が流される水路６，７が各々形成されてい
る。

（原料調製工程・・・１１） まず、上記凹部３内に、ＡＱ及びＴｉの原材料を、粉体
或はチップ等の状態で各々２５ａｔ％以上７５ａｔ％以
下の範囲で入わ、また他のＣｒ。

Ｓｉ、Ｎｂのうち１種或は２種以上を、各々０゜０５　
≦Ｃｒ≦１０．０．０５≦Ｎｂ≦１０゜０．００１≦８
１≦１０の範囲の量だけ入れる。

（原料溶解工程・・・１１１） 次いで、これらの原料をタングステン電極８を用いて真
空アーク溶解し、十分に溶解して均質化して合金化反応
を行わせアルミナイドを形成する。

（鋳型押し付は工程・・・ＩＶ） その後、アルミナイドが溶解した状態で、バルブ形状の
孔５が形成された水冷鋳型４を、圧力約５　ｋ　ｇ　ｆ
　７ｃｍ”で凹部３の上からアルミナイド内に押し込み
、水冷鋳型４内にアルミナイドを充填する。

（鋳型冷却工程・・・■） そして、水冷ハース２及び水冷鋳型４の水路６゜７に水
を流し続け１０分時間かけて降温させる。

（バルブ取り畠し工程・・・Ｖ＋） その後、水冷ハース２と水冷鋳型４を分離して、水冷鋳
型４からバルブの形状の鋳塊１］を取り出す。

尚、実際には、この鋳塊１１を精密にバルブ形状にに成
形するために、その後切削及び研磨の仕上げ処理が行わ
れる。

この様にして形成されたバルブの鋳塊１１（よ表面性状
がボアもなく滑らかで良好であり、密度は９９．５％以
上であった。

次に、実験例について説明する。

（実験例） この実験１よ上記実施例の方法で鋳造したバルブ形状の
鋳塊の特性を調べる実験であり、ＡＱ。

Ｔｉ及び添加する元素の種類や量を変え、常温での引張
強さ、常温での伸び、３００℃における引張強さ、８０
０℃における耐酸化性を調べたこの引張強さと（上鋳塊
の軸部分が破断する強度を示し、また、常温での伸びと
は破断伸びである。更に、耐酸化性はＴｉの酸化による
増量を１として比較したものである。

その結果を下記表１に示す。尚、表１の試料陽］〜３が
、本実施例の方法によって鋳造したバルブの鋳塊を示し
、試料Ｎｃ４〜１１が比較例を示す。

この表１から明らかなように本実施例のアルミナイドの
鋳造方法で（よ常温及び３００℃における引張強さに優
れている。また、耐酸化性にも優れている。

これに対し、比較例で（よ　常温での引張強さ等によい
結果がでているものもあるが、高温の引張強さが低く、
また耐酸化性も劣っており、総合的に評価して望ましく
ないものとなっている。

［発明の効果］ 以上詳述したよう１：、請求項１のアルミナイドの鋳造
方法によれ１ｉ所定量のＡＱとＴｉとを含む溶湯を製造
し、その溶湯に鋳型を押し込んで鋳造品を形成するので
、容易にボア等が少ない優れた鋳造品を製造することが
できる。またその歩留りも高い。

また請求項２のアルミナイドの鋳造方法で（よ溶湯の成
分として所定量のＣｒ、Ｎｂ、Ｓｉ等を含有するので、
高温での強度や耐酸化性能が向上するという効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例のアルミナイドの鋳造方法の順序を示す
工程医　第２図は実施例のアルミナイドの鋳造方法を具
体的に説明する説明図である。 ２・・・水冷ハース ３・・・凹部 ５・・・孔 ６・・・水冷鋳型 １１・・・鋳塊

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　ＡｌとＴｉとを各々２５ａｔ％以上７５ａｔ％以下
   の範囲で含有する溶湯を製造し、該溶湯に鋳型を押し込
   んで鋳造品を形成するアルミナイドの鋳造方法。 ２　前記請求項１記載のアルミナイドの鋳造方法におい
   て、前記溶湯が下記のａｔ％の成分のうち、１種又は２
   種以上の成分を含むアルミナイドの鋳造方法。 ０．０５≦Ｃｒ≦１０、 ０．０５≦Ｎｂ≦１０、 ０．００１≦Ｓｉ≦１０