JPH04504981A - 反応性合金の誘導スカル紡糸 - 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】

反応性合金の誘導スカル紡糸 １、発明の分野 本発明は、反応性金属および合金の急速凝固のための方法および装置：より詳細 には、溶融金属流がそれを通って急速移動式冷却基体上へ向かい、急速凝固した 連続金属フィラメントまたはリボンを形成するノズルを備えた誘導スカル溶解シ ステム（ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ　５ｋｕｌｌ　ｍｅｌｔｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ）に 関するものである。 ２、先行技術の簡単な説明 急速凝固は新材料製造のための重要な方法となっている。急速凝固により製造さ れた材料の特性は、より緩慢な凝固速度で加工された同様な材料のものよりしば しば優れている。材料の急速凝固は各種合金系の物理的特性、機械的特性、およ び耐食性を向上させた。 実用に十分な量の材料を製造するために開発された急速凝固法はおおまかに２カ テゴリー、すなわち噴霧化（ａｔｏｍｉｚａｔｉｏｎ）および溶融紡糸に分類さ れる。霧化法においては、溶融金属流が微細な滴状に分断され、これが速やかに 冷却して、、後続の塊状物品への固化に適した微細な粉末として凝固する。冷却 ブロック溶融紡糸および平面流鋳造（ｐｌａｎａｒ　ｆｌｏｗ　ｃａｓｔｉｎｇ ）を含む溶融紡糸法は、溶融合金流を冷却された基体上へ向けるものであり、こ れによりそれが薄い箔またはリボンとして凝固し、これは箔もしくはリボン状で 用いられ、または後続の塊状化のために機械的に微粉砕されて粉末となる。それ ぞれの急速凝固カテゴリーの方法に共通なことは、金属を溶融し、かつ溶融状態 に保持するるつぼ、および溶融金属流を形成し、かつ制御する流動制御装置また はノズルを必要とすることである。 急速凝固の試みは最初は鉄系、ニッケル系、アルミニウム系、およびマグネシウ ム系の合金に集中した。これらの合金系については、溶融金属と非反応性であり 、従ってるつぼおよびノズルとして用いるのに適した多種多様な耐熱材料が用い られる。その後、反応性合金、特にチタンおよびアルミ化チタンの急速凝固にか なりの関心がもたれた。これらの合金は反応性であるので、耐熱るつぼを用いる 通常の溶解および鋳込み技術では、るつぼの溶解によって許容し得ないほど高い 汚染度を生じる。 通常のインゴット用のチタン、アルミ化チタンその他の反応性合金の溶解および 鋳込みを行うために、各種の方法が開発された。一般にこれらの方法はそれぞれ 低温のるつぼを用いる。合金は、高い熱伝導率を有する材料、通常は水冷された 銅で構成されるるつぼ内で溶解されるので、溶融合金とるつぼの間に固体合金の スカルが生成し、合金とるつぼの反応を阻止する。合金を溶解し、かつ溶融状態 に保持するのに必要なエネルギーを付与しうる方法は多数あり、これには消耗性 もしくは非消耗性電極アーク溶解、プラズマアーク溶解、または電子ビーム溶解 が含まれる。 急速凝固法においては比較的細い溶融金属流の形成および制御が必要であるため 、通常の溶解および鋳造技術を反応性金属の急速凝固に利用することができない 。この問題に対処するために、低温炉床溶解法が反応性合金の急速凝固に適用さ れている。低温炉床法では、底に穴をもつ銅製炉床において合金が溶融される。 炉床の金属プールを溶融するためには、非消耗性タングステンアークが用いられ る。十分な大きさの金属プールが形成されると、オリフィスを覆うスカルが溶融 貫通し、金属がオリフィスを貫流して金属流を形成する。溶融金属流はオリフィ スの寸法により制御され、炉床は付加的な制御のためにオリフィス出口に対して 加圧される。次いで金属流は０１Ｍ化されるか、または急速に移動している水冷 式基体上へ向けられて急速凝固したリボンを形成する。炉床の底からの制御され た鋳込みを伴うアーク溶解は、噴霧化によって急速凝固した粉末、および溶融紡 糸によって急速凝固したリボンを製造するために、しばしば採用される。ワン（ Ｓ。 ）（、Ｗｈａｎｇ）　、　’新規な添加物を含む急速凝固Ｔｉ合金’　、Ｊｏｕ ｒｎａｌ　ｏｆ　Ｍｅｔａｌｓ。 １９８４年４月、３４−４０頁。ローウニ、アモｈ　（Ｒ，Ｇ、　Ｒｏｕｔｅ、 　Ｒ，Ａ、　ＡｍｏｔＯ）１′チタン合金の紡糸’　、Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　 ｏｆ　５ｔｒｕｃｔｕｒｅ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、フロウズおよびサビジ（Ｆ、 Ｈ，Ｆｒｏｅｓ、Ｓ、　Ｊ、　Ｓａｖａｇｅ）編、ＡＳＭインターナショナル、 １９８７年、２５３−２６０頁。 アーク溶解紡糸またはアーク溶解霧化法の主な限界の１つは、小バッチの材料以 外の処理は困難であるということである。これらの方法により今日まで鋳造され たチタン合金の最大バッチは１ｋｇのオーダーである。これらの方法では溶融物 プールの底にあるスカルを溶融貫通するためにアークを用いる必要があり、これ がプールの深さを制限するので、スケールアップは難しい。溶解容量の増大は炉 床の直径の増大によってようやく達成されるが、単一アークにより溶融し、かつ 溶融状態に保持しつる金属の容量にも限界がある。 誘導加熱を利用した溶解および鋳造法の利点は以前から認められており、誘導加 熱は多種多様な合金系に慣用されている。高融点の反応性合金へのその利用が商 業的規模で達成された。米国特許第３．７７５，０９１号明細書（クライソら） には、チタンその他の反応性金属および合金を誘導溶解および成形するための方 法が記載されている。クライソらの方法は誘導コイルの内側に位置する水冷式の 銅製るつぼを用いる。このるつぼは、電気的に連続したるつぼにより生じる減衰 またはシールド作用を低下させるために、少なくとも１個のスリットにより縦方 向に裂けている。溶解すべき金属は、一定量のスラグ材料４共にるつぼ内に装入 される。金属装填材料を加熱するために誘導電力が付与される。加熱が進行する のに伴ってスラグが溶融し、低温のるつぼ壁と高温の金属との間で凝固して、る つぼと高温の金属の間に断熱および電気的絶縁を共に与える。最終的には初期の 装填材料が溶融してるつぼ壁に固体スカルを形成し、溶融プールがスカル内に形 成される。次いでるつぼを傾けて溶融合金を注ぎ出すか、あるいは底のスカルを 連続的に取り出して冷却し、これによりるつぼの内径と同一寸法の一体鋳造イン ゴットを成形することができる。 クライソらの方法が、るつぼのスリット数を増加させ、これによりスラグの必要 性を排除することによって改良された。この改良法により最高７５ポンドのチタ ンまたは１０５ポンドのジルコニウムの溶融が可能となった。４００ないし５０ ０ポンドへのスケールアップが可能であると言われ、生な制約は電源の大きさで ある。タロニスター（Ｄ、　Ｊ　、　Ｃｈｒｏｎｉｓｔｅｒ）ら、′チタン及び その他の反応性合金の誘導スカル溶解’　、Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｍｅｔａｌ ｓ、ｌ　９８５年９月、５１−５４頁。クライソらの方法はより一般的な反応性 金属溶解法より若干の利点をもたらすが、それは急速凝固法のための溶融金属放 出システムという重要な要件、すなわち少量の制御された溶融金属流の必要性に 向けられたものではない。 反応性合金、たとえばチタン合金およびアルミ化チタンの急速凝固の技術および 実施においては、大きな低温炉床溶解量、ならびに溶融紡糸による急速凝固のた めに定められた金属流を形成および制御する手段を備えた処理システムが、依然 として要望されている。 ３、発明の要約 本発明は、反応性金属およびそれらの合金を大規模なバッチで（すなわちバッチ サイズ５ｋｇ以上）急速凝固させるための装置および方法を提供する。一般に本 装厘は金属装填材料を保持するためのるつぼ手段を含む。るつぼ手段は側壁、上 部および底部−オリフィスを含む−を備えている。側壁、上部および底部は集合 体としてるつぼの内部を規定する。側壁および底部の一部の範囲は、縦スリット により少な（とも２つのセグメントに分割される。ノズル手段の一部はるつぼ手 段内に配置され、そしてオリフィスを貫いて伸びている。ノズル手段は内部と連 絡した第１末端を含む。ノズル手段の第２末端がさらに、溶融合金の流れを定め るためのノズルオリフィスを含む。るつぼ手段の上部、側壁および底部を冷却す るための冷却手段が備えられる。この装置はさらに、金属装填材料内に交流電流 を誘導するための第１誘導手段を含む。第２誘導手段が、ノズル手段内部に電流 を誘導するためにそれに付随する。この装置は、るつぼの内部に正圧を形成およ び維持するための圧力制御手段、ならびに急速に移動する冷却基体を含む急冷手 段を備えている。位置決め手段が、るつぼおよびノズル手段を急冷手段に対して 位置決めする。るつぼ、ノズルおよび急冷手段は正圧または負圧の制御された雰 囲気を内部に付与する密閉手段内に収容される。 さらに本発明は、合金の溶解および急速凝固鋳造のための、下記の工程を含む方 法を提供する： （ａ）側壁、上部および底部を有し、該底部がオリフィスを含むるつぼ手段であ って、側壁上部および底部が集合体としてるつぼの内部を画定し、側壁および底 部がそれらの一部の範囲にわたって縦スリットにより少なくとも２つの部分に分 割されたるつぼ手段の内部に、合金からなる固体装填材料を装入し；（ｂ）内部 の装填材料を内部に交流電流を誘導することにより溶融し；（ｃ）るつぼの側壁 および底部を連続的に冷却して、溶融装填材料がら固体合金層をそれらに接して 形成させ、かつ保持し、これにより溶融金属とるつぼの側壁および底部との接触 を防止し； （ｄ）一部がるつぼ手段内に配置され、そしてオリフィスを貫いて伸びているノ ズル手段であって、内部と連絡した第１末端および該ノズルの通路を経た第２末 端を含み、第２末端がノズルオリフィスを含むノズル手段を加熱して、第１末端 に隣接した上記層の一部を溶融し、該通路およびノズルオリフィスを通して溶融 装填材料を流動させ： （ｅ）上記の内部を加圧して内部に正圧を形成および維持し、ノズルオリフィス を通して制御された流速で溶融装填材料を流動させ；そして（ｆ）ノズルオリフ ィスを通る溶融装填材料の流動により形成された流れを急速に移動する冷却基体 と接触する方向へ向けて、溶融装填材料を急速に凝固させる。 本発明の方法および装置は、低温壁るつぼ内で反応性金属およびそれらの合金を 溶融して溶融物／るつぼの反応による汚染を最小限に抑える利点をもつ。さらに 急速凝固のために、制御された様式で金属流を形成し、急速に移動する水冷式基 体上へ方向づけるための手段が提供される。この装置は、現在製造されているよ り大規模なバッチで急速凝固材料を製造することができ、反応性金属を効率的な 信頼性のある様式で急速凝固させる。 この方法により製造された金属フィラメントまたはリボンは、鋳造したまま、も しくは焼なまし状態で箔として用いるのに適しており、または微粉砕して、通常 の粉末冶金技術により塊状化してバルク物品となすための粉末にすることができ る。 ４、

【図面の簡単な説明】

本発明は、以下の本発明の好ましい態様の詳細な説明および添付の図面を参照す ると、より十分に理解され、他の利点が明らかになるであろう：第１図は、急速 凝固リボンを製造するための水冷式鋳造ホイールを収容した包囲チャンバー内に 位置する本発明装置の模式図を示す；第２図は、第１図の装置に用いるるつぼお よびノズルアセンブリーの縦断面図を示し、鋳造用るつぼとノズルの構造の詳細 および関係を表す；第３図は、るつぼの底部を示し、構造の詳細を表す：第４図 は、るつぼおよびノズルの詳細な断面図を示し、溶融後であってただし鋳造開始 前の装置の操作中の金属装填材料の形状を表す；第５図は、るつぼおよびノズル の詳細な断面図を示し、鋳造開始後の装置の操作中の金属装填材料の形状を表す 。 ５、発明の詳細な説明および好ましい態様図面の第１図〜第５図には、反応性合 金を制御された雰囲気または真空内で溶融および急速凝固鋳造するための装置の 好ましい形態を示す。 要約すると、１００で概略的に示される装置は、金属装填材料を保持するための 、２で概略的に示されるるつぼ手段を含む。るつぼ手段２は側壁３、上部７、お よびオリフィス５を含む底部２０を有する。側壁３、上部７および底部は集合体 としてるつぼの内部２２を画定する。側壁３および底部２０の一部の範囲は、縦 スリット１１により少なくとも２つのセグメントに分割される。ノズル手段９は 一部がるつぼ手段２内に配置され、そしてオリフィス５を貫いて伸びている。 ノズル手段８は、内部２２と連絡した第１末端２４を含む。ノズル手段の第２末 端２６はさらに、溶融合金の流れ６を定めるためのノズルオリフィス２８を含む 。 るつぼ手段２の上部７、側壁３および底部２０を冷却するための冷却手段４が備 えられている。装［１００はさらに、金属装填材料内に交流電流を誘導するため の第１誘導手段３０を含む。第２誘導手段３２が、ノズル手段８内に電流を誘導 するためにそれに付随する。装ｒｊｔｌＯＯはさらに、るつぼ２の内部２２に正 圧を形成および維持するための圧力制御手段３４、および急速に移動する冷却基 体を含む急冷手段３６を備えている。位置決め手段１０が、るつぼおよびノズル 手段を急冷手段３６に対して位置決めする。るつぼ、ノズル手段および急冷手段 は正圧または負圧の制御された雰囲気を内部に付与する密閉手段１内に収容され る。 より詳細には、第１図には気密となる様式で構成されたハウジングまたはチャン バー１が示される。チャンバー１にはるつぼ２、ノズル８および鋳造基体３６が 内包される。るつぼ２は、好ましくは高い熱伝導率をもつ金属、たとえば銅で構 成される。るつぼ２は、電気的に連続したるつぼにより生じる減衰またはシール ド作用を低下させるために、側壁３の一部および底部２０にスリット１１を含む 。冷却水をるつぼ２に供給するための冷却手段４が備えられる。このためには、 るつぼ２の一体部品であるウォーターマニホールドが好ましい。誘導コイル６は るつぼの下部、すなわち作動部の周りに配置され、通常の誘導電源（図示されて いない）および冷却水源（図示されていなＣりに接続している。 るつぼ２の上部は、好ましくは高い熱伝導率および導電率をもつ金属、たとえば 銅または銅含有合金で構成されるキャップ７で蓋をされる。キャップはるつぼ２ の内部２２へのアクセスが可能であるように取りはずし式であるが、るつぼを気 密にシールしうる。キャップ７は冷却水源に接続され、るつぼ内部とチャンバー 環境の間の相対圧力差を維持するためにそれを通して不活性ガスを導入しうる接 続部３４を含む。 高融点材料、たとえばセラミックまたは耐熱金属、好ましくはタングステンもし くはモリブデンから構成される鋳造ノズル８が、るつぼ２の下方に位置する。 好ましくは円筒形の形状であり、るつぼ２の内径より小さい外径をもつノズル８ は、上部２４が解放され、るつぼ２の底部の穴５内に配置され、従ってノズルの 上部２４はるつぼ２の内部２２に解放している。ノズル８の底部２６は、小さい オリフィス２８以外は閉じられている。誘導コイル３０がノズル８と同軸に位置 し、るつぼ２のものと別個の通常の誘導電源、および冷却水源に接続する。 るつぼおよびノズルのアセンブリーは、急速に移動する鋳造基体３６に対してア センブリーの位置を調整しうるフレーム１０により支持されている。鋳造基体３ ６は、好ましくは高い熱伝導率をもつ材料、たとえば銅またはその合金の１種で 構成される水冷式ホイールであり、表面速度２５００＝７５００フィート／分を 達成すべく駆動される。 第２図には、るつぼおよびノズルのアセンブリーの縦断面図を示し、ノズル８と るつぼ２の構造の詳細および関係を示す。るつぼの底部２０および側壁３は、側 壁３の約３分の２まで伸びたスリット１１によりセグメントに分割されている。 金属はるつぼ２の下部においてのみ溶融および保持され、スリット１１はこの領 域の個々のセグメントを絶縁するのに十分なほど長く上方へ伸びていなければな らない。各セグメント内に冷却水用の内部通路３８が設けられる。冷却水は、る つぼ２の一体部品であるマニホールド４を通って内部通路３８に供給される。る つぼ２は鋳造耐熱材料製シリンダー４０内にはめ込まれ、これはスリット１１に よるるつぼ２の変形の可能性を少なくし、かつスリット１１をシールする作用を もち、これによりるつぼ２の加圧を可能にする。るつぼアセンブリーは絶縁プレ ート４２に乗せられ、これは支持アセンブリー１０に接続した保持ブラケット４ ４上に配置される。 ノズル８はるつぼの内部２２に解放した状態で、るつぼ２の底部にあるオリフィ ス５内に配置される。ノズル８は一連の絶縁およびクランピング用のリング４６ によりるつぼ２から絶縁および断熱され、これらはるつぼの底部２０に対してノ ズル８の位置を調整しろるように構成される。ノズル８およびクランピングリン グアセンブリー４６は、保持ブラケット４４にボルト留めされた保持プレート４ ８により適所に固定される。 第３図は、るつぼの底面図であり、セグメント分割の詳細を示す。るつぼの側壁 ３は縦スリット１１によりセグメントに分割されている。図示した形態には、２ ４セグメントがある。るつぼの底部２０は、底部２０の中心にあるオリフィス５ 付近まで伸びた半径方向スリット５０により側壁の半数のセグメントに分割され 、るつぼ２の構造安定性を付与するためにセグメント分割されていない材料の細 いリング５２が残される。底部スリット５０は側壁スリット１１が交互に伸びた ものである。冷却水通路３８は、それらが接続する側壁セグメントおよび底部セ グメントの対が個別の冷却ループにより冷却されるように配置される。 溶融および急速凝固操作を開始するためには、出発原料−一単一のプレアロイイ ンゴット、または元素状の合金用添加物を含むマスター合金のいずれからなるも のであってもよいｍ−をるつぼ２に装入し、キャップ７をるつぼの頂部にシール する。次いでるつぼの誘導コイル３０に電力を付与し、装填材料を加熱する。 加熱が進行するのに伴って装填材料は溶融し始める。るつぼに接触した溶融金属 は凝固し、従ってるつぼの壁３および底部２０に面した固体合金のスカル５４の 層が形成され、保持される。加熱および溶融して溶融金属ブール５６およびスカ ル５４が形成されたのち、鋳造開始前の金属装填材料の形状を第４図に示す。電 界により誘導された浮揚力（ｌｅｖｉｔａｔｉｎｇ　ｆｏｒｃｅ）が溶融金属ブ ール５６を図示された概略形状に変形する。固体合金のスカル５４はるつぼ内に 留まり、ノズル８の上端２４の開口をシールする。 第５図に示す鋳造操作を開始するためには、るつぼ２およびノズル８のアセンブ リーを移動式鋳造基体３６の上方に配置する。ノズル８を囲む誘導コイル３２へ の電力がノズル８を加熱し、ノズル８の上端２４に隣接した固体スカル５４を溶 融し始め、これにより溶融金属５６がノズル８に流入し、ノズル内部の通路５８ を通り、そしてノズル底部２６にあるオリフィスから排出される。ノズル８から 排出される金属流６は移動式鋳造基体３６に衝突し、ここで急速に凝固して細い フィラメント６０になる。フィラメント６０の形成に適した金属流６を維持する のに十分な圧力を供給するために、シーリングキャップ７の０３４を通してるつ ぼ２に不活性ガスを供給する。るつぼが空になるのに伴う金属ヘッド圧の低下を 補償すべく、鋳造操作期間中ガス圧を制御する。 以下の例−重量は重量％によるｍ−は本発明をより完全に理解するために提示さ れる。本発明を説明するために示した特定の技術、材料条件および報告されたデ ータは例示であって、本発明の範囲を限定するものと解すべきでない。 例１ 第２および３図に示するつぼを構成した。るつぼは内径４３／４インチ（１２， ０６５ｃｍ）および内側高さ１２　１／２インチ（３１，７５ｃｍ）をもち、底 部に直径１．　１／２インチ（３，８１ｃｍ）の穴を備えていた。るつぼ壁の下 部７１／２インチ（１９，０５ｃｍ）に縦スリットが切り込まれ、その領域のる つぼを２４セグメントに分割していた。るつぼの底部は外径から半径方向に内側 へ中心穴から１／２インチ（１，２７ｃｍ）までスリットが切り込まれ、底部を １２セグメントに分割していた。側壁および底部には、冷却水がるつぼの上部に ある導入マニホールドから流入し、１２ｍの側壁セグメントを下降し、底部セグ メントに流入し、ここから排出され、そして他の１２個の側壁セグメントを上昇 して排出マニホールドへ戻るように、通路が切り込まれていた。るつぼの下部７ １／２インチ（１０，０５ｃｍ）は厚さ１／４インチ（０，６３５ｃｍ）の鋳造 性耐熱材料層内にはめ込まれていた。 １１回巻の鋼管からなり、全体の高さ６インチ（１５，２４ｃｍ）である誘導コ イルをるつぼ下部の周りに同軸配置した。誘導加熱および溶融のための電力は３ ｋＨｚ、１３５に、Ｗのソリッドステート誘導電源により供給された。るつぼお よびコイルは、真空チャンバー内で水平および垂直移動しうる保持ブラケットお よび基体のアセンブリー上に配置された。直径１インチのチタン−６％アルミニ ウムー４％バナジウムのロッド約１０ポンドからなる装填材料をるつぼに装入し た。るつぼ内へのアルゴンガス導入のための継手を含む水冷式黄銅製キャップを るつぼの上部に乗せ、保持ブラケット・に取り付けたクランプによって留め付け た。 外径１１／２インチ（３、８１ｃ　ｍ）　、内径１インチ（２，５４ｃｍ）およ び全体高さ１１／２インチ（３，８１ｃｍ）のタングステン製ノズルをるつぼ底 部のオリフィスに挿入し、るつぼ支持プレートの下側に取り付けた一連のクラン ピングリングおよび保持プレートにより適所に固定した。 次いで誘導コイルに電力を付与することにより装填材料を加熱した。装填材料が 加熱溶融されるのに伴って、溶融液は流れてるつぼの壁または底部に接し、凝固 して固体スカルを形成した。加熱速度および付与する電力水準を変更することに より、装填材料全体が溶融して固体スカル内に収容される条件が確立された。 しかしこの状態ではノズルを通る液体金属の流れは開始されなかった。 例２ 例１に記載した装置を、例１と同様な、ただし長さ３インチ（７，６２ｃｍ）の ノズルと同軸に位置した全体高さ１１／２インチ（３，８１ｃｍ）の３回巻誘導 コイルを付加することにより改良した。コイルへの電力は１０ｋＨｚ、１０ｋＷ のソリッドステート誘導電源により供給された。例１に概説した一般法に従い、 ただしるつぼ装填材料が加熱溶融されるのと同時にノズル誘導コイルに電力が付 与された。溶融速度および電力水準を適宜調整すると、るつぼからの溶融金属は ノズルに流入し、るつぼ底部のスカルを除いてるつぼが空になるまでオリフィス から流れ出た。 例３ 例１に概説した装置、ならびに例１および２に概説した方法を採用して、急速凝 固試験を行った。約６５％のチタンおよび３５％のアルミニウムを含有する約１ ０ボンド（４，５３ｋｇ）のプレアロイインゴットをるつぼに装入し、装填材料 の全重量の約１．７５％を構成する元素状バナジウムを添加した。電力水準は装 填材料が溶融し、溶融物がノズルに流入することなくバナジウムが溶解しつるよ うに調整された。次いで電力水準を高めて、溶融金属をノズルに流入および通過 させた。 ノズル流れが確立された直後に、既に始動していた鋳造ホイール上へるつぼ／ノ ズルアセンブリーを移動させた。溶融金属流はホイールに衝突し、凝固して薄い リボンを形成し、これは衝突地点の下流でホイールから離脱した。 この急速凝固したリボンは、はぼ幅０．１フインチ（０，４３ｃｍ）および厚さ ０．００２インチ（０，００５ｃｍ）であった。組成は３５．０％のアルミニウ ム、１．７４％のバナジウムおよび６３．３％のチタンと分析された。 例４ 本発明の装置を用い、例１．２および３に概説したものと同じ一般法に従って、 ２回の急速凝固鋳造試験を行った。これらの鋳造に用いた装填材料は、公称組成 ６１．２％チタン、１４１％アルミニウム、１９．５％ニオブ、３．２％バナジ ウムおよび２．０％モリブデンのプレアロイインゴットからなっていた。１回目 は５．５ｋｇの装填材料中３．９ｋｇが鋳造され、２回目は３．３ｋｇの装填材 料中１．５ｋｇが鋳造され、装填材料の残部はるつぼ内に固体スカルとして残留 した。リボンは厚さ約０００２インチ（１００５ｃｍ）であった。組成は一方が １３．９％ＡＩ、１９．４％Ｎｂ、３．０９％Ｍおよび１．９％ＭＯ１残部はチ タンであり、他方は１３．８％ＡＩ、１９．２％Ｎｂ、３．１９％Ｍおよび１． ８７％ＭＯ１残部はチタンであった。これは本発明の信頼性および再現性を証明 する。 餞−二 例３および４に従って製造したリボンを検査した。はぼ、７００ｐｐｍ以下の０ ２．４２０ｐｐｍ以下ノＮ２、および２ｏｏｐｐｍ以下のｃの侵入不純物含量テ あり、厚さ約０．００３インチ（０，００８ｃｍ）のリボンは著しい延性をもっ ことが認められた。延性は、リボンを破断することな（折り畳む（ｂｅｎｄｉｎ ｇ）のが可能であることにより示される。 豊一旦 例４Ｊ：従っ７製造サレ、１３．９ＸＡ１．１９．４％Ｎｂ、３．０９％Ｍおよ び１．９０％Ｍ　ｏ　、残部チタンの組成をもつリボンをハンマーミル粉砕して 一３５メツシュの粉末を調製した。この粉末を直径１インチ、長さ６インチの円 筒形ステンレス鋼製缶に装入し、真空状態に排気し、次いで真空下にシールした 。次いで缶を熱間静圧プレスし、缶を取りはずしたのち、完全に密な物品が得ら れた。 以上、本発明をかなり十分に詳述したが、これらの詳細に固執する必要はなく、 当業者には種々の変更または修正が自明であり、これらがすべて請求の範囲によ り規定される本発明の範囲に含まれることは理解されるであろう。 ＦＩＧＵＲＥｌ ＦＩＧＵＲε２ ＦＩＧＵＲε４ 平成　３年７０月Ｊ／日ｌ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．合金を溶解および急速凝固鋳造するための装置であって；（ａ）金属装填材 料を保持するためのるつぼ手段であって、側壁、上部およびオリフィスを有する 底部ーオリフィスを含む−を備え、側壁、上部および底部が集合体としてるつぼ の内部を画定し、それらの一部の範囲にわたって縦スリットにより少なくとも２ セグメントに分割されたるつぼ手段；（ｂ）一部がるつぼ手段内に配置され、そ してオリフィスを貫いて伸びているノズル手段であって、上記の内部と連絡した 第１末端およびノズルの通路を経た第２末端を含み、第２末端がさらに、溶融合 金の流れを定めるためのノズルオリフィスを含むノズル手段； （ｃ）上部側壁および底部を冷却するための冷却手段；（ｄ）金属装填材料内に 交流電流を誘導するための第１誘導手段；（ｅ）ノズル内に電流を誘導するため の第２誘導手段；（ｆ）上記の内部に正圧を形成および維持するための圧力制御 手段；（ｇ）急速に移動する冷却基体を含む急冷手段；（ｈ）るつぼおよびノズ ル手段を急冷手段に対して位置決めするための位置決め手段；ならびに （ｉ）るつぼ、ノズルおよび急冷手段を囲み、正圧または負圧の制御された雰囲 気を内部に付与するための密閉手段；からなる装置。
2. ２．合金の溶解および急速凝固鋳造のための方法であって；（ａ）側壁、上部お よび底部を有し、該底部がオリフィスを含むるつぼ手段であって、側壁、上部お よび底部が集合体としてるつぼの内部を画定し、側壁および底部がそれらの一部 の範囲にわたって縦スリットにより少なくとも２つの部分に分割されたるつぼ手 段の内部に、合金からなる固体装填材料を装入し；（ｂ）内部の装填材料を内部 に交流電流を誘導することにより溶融し；（ｃ）るつぼの側壁および底部を連続 的に冷却して、溶融装填材料から固体合金層をそれらに接して形成させ、かつ保 持し、これにより溶融金属とるつぼの側壁および底部との接触を防止し； （ｄ）一部がるつぼ手段内に配置され、そしてオリフィスを貫いて伸びているノ ズル手段であって、内部と連絡した第１末端および該ノズルの通路を経た第２末 端を含み、第２末端がノズルオリフィスを含むノズル手段を加熱して、第１末端 に隣接した上記層の一部を溶融し、該通路およびノズルオリフィスを通して溶融 装填材料を流動させ； （ｅ）上記の内部を加圧して内部に正圧を形成および維持し、ノズルオリフィス を通して制御された流速で溶融装填材料を流動させ；そして（ｆ）ノズルオリフ ィスを通る溶融装填材料の流動により形成された流れを急速に移動する冷却基体 と接触する方向へ向けて、溶融装填材料を急速に凝固させる； ことからなる方法。
3. ３．合金が反応性であり、リボンの形状を有する、請求の範囲第２項に記載の方 法により製造された合金。
4. ４．リボンが約２５〜１００μｍの厚さを有する、請求の範囲第３項に記載の合 金。
5. ５．合金が粉末の形状を有する、請求の範囲第２項に記載の方法により製造され た合金。
6. ６．合金がチタン系である、請求の範囲第３項に記載の合金。
7. ７．請求の範囲第５項に記載の粉末から塊状化された金属物品。