JPH05140601A - チタニウムアルミナイドの成形方法 - Google Patents
チタニウムアルミナイドの成形方法Info
- Publication number
- JPH05140601A JPH05140601A JP3327114A JP32711491A JPH05140601A JP H05140601 A JPH05140601 A JP H05140601A JP 3327114 A JP3327114 A JP 3327114A JP 32711491 A JP32711491 A JP 32711491A JP H05140601 A JPH05140601 A JP H05140601A
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- JP
- Japan
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- titanium aluminide
- mixed powder
- molded product
- hip treatment
- intake
- Prior art date
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 ＴｉとＡｌまたはＡｌ合金との混合粉末成形
体１，３同志を接触させ、750 〜1450℃の温度、30ＭＰ
a 以上の圧力でＨＩＰ処理することにより、両成形体を
接合するとともにチタニウムアルミナイドとする。 【効果】 混合粉末成形体を最終成形品に最も近い形状
に組合せてＨＩＰ処理することにより、複雑な形状のチ
タニウムアルミナイド成形品を容易に製造することがで
きる。
体１，３同志を接触させ、750 〜1450℃の温度、30ＭＰ
a 以上の圧力でＨＩＰ処理することにより、両成形体を
接合するとともにチタニウムアルミナイドとする。 【効果】 混合粉末成形体を最終成形品に最も近い形状
に組合せてＨＩＰ処理することにより、複雑な形状のチ
タニウムアルミナイド成形品を容易に製造することがで
きる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、チタニウムアルミナイ
ドの成形方法、特に内燃機関用吸・排気バルブ等の複雑
な形状の成形品を容易に得ることができるチタニウムア
ルミナイドの成形方法に関する。
ドの成形方法、特に内燃機関用吸・排気バルブ等の複雑
な形状の成形品を容易に得ることができるチタニウムア
ルミナイドの成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】チタニウムアルミナイド（Ｔｉ−Ａｌ系
金属間化合物）は、高温強度に優れた軽量材料であるた
め、例えば吸・排気バルブやピストンのような内燃機関
用の部材として有用性が期待されているが、塑性加工や
切削加工が困難で、複雑な形状の成形品が得難いという
問題点がある。
金属間化合物）は、高温強度に優れた軽量材料であるた
め、例えば吸・排気バルブやピストンのような内燃機関
用の部材として有用性が期待されているが、塑性加工や
切削加工が困難で、複雑な形状の成形品が得難いという
問題点がある。
【０００３】要素粉末法（例えば特許第 1547984号）に
よれば目的形状に近い形まで成形した後、反応焼結を生
じさせてチタニウムアルミナイドとするため、比較的容
易に形状付与を行うことができる。しかし、吸・排気バ
ルブのような複雑な形状の成形品の場合には、反応前の
切削代が多くなって歩留りが悪く、鍛造で成形しようと
しても加工度が大きくなるため、その経済的生産には限
界がある。
よれば目的形状に近い形まで成形した後、反応焼結を生
じさせてチタニウムアルミナイドとするため、比較的容
易に形状付与を行うことができる。しかし、吸・排気バ
ルブのような複雑な形状の成形品の場合には、反応前の
切削代が多くなって歩留りが悪く、鍛造で成形しようと
しても加工度が大きくなるため、その経済的生産には限
界がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ＴｉとＡｌ
またはＡｌ合金との混合粉末成形体を組合せて拡散接合
することにより、複雑な形状の成形品を歩留り良く生産
するチタニウムアルミナイドの成形方法を提供すること
を目的とするもので、特定の反応焼結条件に従えば拡散
接合が可能なことを発見したことに基づいて開発された
ものである。
またはＡｌ合金との混合粉末成形体を組合せて拡散接合
することにより、複雑な形状の成形品を歩留り良く生産
するチタニウムアルミナイドの成形方法を提供すること
を目的とするもので、特定の反応焼結条件に従えば拡散
接合が可能なことを発見したことに基づいて開発された
ものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明によるチタニウムアルミナイドの成形方法
は、ＴｉとＡｌまたはＡｌ合金の混合粉末成形体同志を
接触させ、 750℃〜1450℃の温度、30ＭＰa以上の圧力
でＨＩＰ処理することにより、両成形体を接合するとと
もにチタニウムアルミナイドとすることを構成上の基本
的特徴とする。
めの本発明によるチタニウムアルミナイドの成形方法
は、ＴｉとＡｌまたはＡｌ合金の混合粉末成形体同志を
接触させ、 750℃〜1450℃の温度、30ＭＰa以上の圧力
でＨＩＰ処理することにより、両成形体を接合するとと
もにチタニウムアルミナイドとすることを構成上の基本
的特徴とする。
【０００６】Ｔｉ粉末とＡｌ粉末またはＡｌ−Ｍｎ合
金、Ａｌ−Ｃｒ合金などのＡｌ合金粉末を所定のＴｉ−
Ａｌ配合組成になるように混合し、例えばＣＩＰ処理に
より圧粉体とする。圧粉体をＡｌ缶に封入して脱気後ホ
ットプレスによりビレットを作製し、押出し加工等によ
り成形体とする。
金、Ａｌ−Ｃｒ合金などのＡｌ合金粉末を所定のＴｉ−
Ａｌ配合組成になるように混合し、例えばＣＩＰ処理に
より圧粉体とする。圧粉体をＡｌ缶に封入して脱気後ホ
ットプレスによりビレットを作製し、押出し加工等によ
り成形体とする。
【０００７】ついで成形体同志を接触させてＨＩＰ処理
を行い、成形体を拡散接合するとともに全体または１部
をチタニウムアルミナイドとし、所定の成形品を得る。
を行い、成形体を拡散接合するとともに全体または１部
をチタニウムアルミナイドとし、所定の成形品を得る。
【０００８】成形体の形状、成形体同志の組合せ形態は
得るべき成形品の形状に合わせて選択する。例えば、図
１に示す内燃機関用吸・排気バルブ１をチタニウムアル
ミナイドの成形品で作製しようとする場合には、図２に
示すように、ステム部２となる小径の棒状成形体にヘッ
ド部３となる環状成形体を嵌合して反応焼結し、拡散接
合を行う。その後若干の仕上げ切削を行うことにより、
チタニウムアルミナイド製の吸・排気バルブが得られ
る。
得るべき成形品の形状に合わせて選択する。例えば、図
１に示す内燃機関用吸・排気バルブ１をチタニウムアル
ミナイドの成形品で作製しようとする場合には、図２に
示すように、ステム部２となる小径の棒状成形体にヘッ
ド部３となる環状成形体を嵌合して反応焼結し、拡散接
合を行う。その後若干の仕上げ切削を行うことにより、
チタニウムアルミナイド製の吸・排気バルブが得られ
る。
【０００９】この成形方式によれば、最終成形品の各部
が必要とする性能に合わせて混合粉末成形体を組合せ、
拡散接合することができる。例えば、内燃機関用吸・排
気バルブの場合、耐熱性を要求されるヘッド部にはＴｉ
−Ａｌ−Ｍｎの組成を有する成形体を使用し、靭性を必
要とするステム部にはＴｉ−Ａｌ−Ｃｒの組成を有する
高靭性の成形体を組合せることにより、高性能の吸・排
気バルブを得ることができる。
が必要とする性能に合わせて混合粉末成形体を組合せ、
拡散接合することができる。例えば、内燃機関用吸・排
気バルブの場合、耐熱性を要求されるヘッド部にはＴｉ
−Ａｌ−Ｍｎの組成を有する成形体を使用し、靭性を必
要とするステム部にはＴｉ−Ａｌ−Ｃｒの組成を有する
高靭性の成形体を組合せることにより、高性能の吸・排
気バルブを得ることができる。
【００１０】ＨＩＰ処理は、温度 750〜1450℃、圧力30
ＭＰa 以上の条件で行う。温度が 750℃より低いと拡散
接合が十分でなく、1450℃を越えると強度が低下する。
従って、ＨＩＰ処理温度は 750〜1450℃の範囲に設定す
る。またＨＩＰ圧力が３０ＭＰa 未満では、接合部や成
形品内部にポア（孔）が発生する傾向がある。従って、
ＨＩＰ圧力は30ＭＰa に設定する。上限値の限定はとく
にないが現実的には 300ＭＰa 以下とする。
ＭＰa 以上の条件で行う。温度が 750℃より低いと拡散
接合が十分でなく、1450℃を越えると強度が低下する。
従って、ＨＩＰ処理温度は 750〜1450℃の範囲に設定す
る。またＨＩＰ圧力が３０ＭＰa 未満では、接合部や成
形品内部にポア（孔）が発生する傾向がある。従って、
ＨＩＰ圧力は30ＭＰa に設定する。上限値の限定はとく
にないが現実的には 300ＭＰa 以下とする。
【００１１】接合部の強度をさらに向上させるために、
ＨＩＰ処理後、 750〜1450℃での熱処理を真空中または
不活性ガス雰囲気中で行うのが望ましい。この場合の熱
処理温度が 750℃未満では接合部の強度向上効果が小さ
く、1450℃を越えると成形品全体の強度低下を生じる傾
向がある。
ＨＩＰ処理後、 750〜1450℃での熱処理を真空中または
不活性ガス雰囲気中で行うのが望ましい。この場合の熱
処理温度が 750℃未満では接合部の強度向上効果が小さ
く、1450℃を越えると成形品全体の強度低下を生じる傾
向がある。
【００１２】
【作用】本発明の構成によれば、最終成形品に最も近い
形状にＴｉ−ＡｌまたはＴｉ−Ａｌ−Ｘ（Ｘ：合金元
素）の組成を有する混合粉末成形体同志を接触、配設
し、特定の温度、圧力条件でＨＩＰ処理することによ
り、反応焼結を生じて成形体の全部または１部がチタニ
ウムアルミナイドとなるとともに、成形体同志の接触面
は強固に拡散接合し、最終形状に近い一体の成形品が得
られる。
形状にＴｉ−ＡｌまたはＴｉ−Ａｌ−Ｘ（Ｘ：合金元
素）の組成を有する混合粉末成形体同志を接触、配設
し、特定の温度、圧力条件でＨＩＰ処理することによ
り、反応焼結を生じて成形体の全部または１部がチタニ
ウムアルミナイドとなるとともに、成形体同志の接触面
は強固に拡散接合し、最終形状に近い一体の成形品が得
られる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例を比較例と対比して説
明する。
明する。
【００１４】実施例 Ｔｉ−33wt％Ａｌ−３wt％Ｍｎの組成となるように、Ｔ
ｉ粉末（粒径 150μm以下）およびＡｌ−Ｍｎ合金粉末
（粒径 150μm 以下）を混合し、ＣＩＰにより充填率80
％の圧粉体とした。この圧粉体を外径 200mm×内径 140
mm×長さ 400mmのＡｌ缶に封入し、400 ℃×24h 脱気
後、その温度のままホットプレスにより径200mm 、充填
率 100％のビレットとした。
ｉ粉末（粒径 150μm以下）およびＡｌ−Ｍｎ合金粉末
（粒径 150μm 以下）を混合し、ＣＩＰにより充填率80
％の圧粉体とした。この圧粉体を外径 200mm×内径 140
mm×長さ 400mmのＡｌ缶に封入し、400 ℃×24h 脱気
後、その温度のままホットプレスにより径200mm 、充填
率 100％のビレットとした。
【００１５】このビレットを 400℃で径37mmに押出加工
し、切削して外径34mm×内径10mmの環状（パイプ状）成
形体とした。さらに前記径37mmの押出棒をスエージング
加工により径14mmに加工し、径10mmの棒状成形体に切削
加工した。次に、図２に示すように、径10mmの棒状成形
体（ステム部２）に前記外径34mm×内径10mmのパイプ状
成形体（ヘッド部３）を嵌合してＨＩＰ処理を行い、１
部についてはＨＩＰ処理後 0.001Ｐa 以下の真空下で熱
処理も行った。処理条件を表１に示す。
し、切削して外径34mm×内径10mmの環状（パイプ状）成
形体とした。さらに前記径37mmの押出棒をスエージング
加工により径14mmに加工し、径10mmの棒状成形体に切削
加工した。次に、図２に示すように、径10mmの棒状成形
体（ステム部２）に前記外径34mm×内径10mmのパイプ状
成形体（ヘッド部３）を嵌合してＨＩＰ処理を行い、１
部についてはＨＩＰ処理後 0.001Ｐa 以下の真空下で熱
処理も行った。処理条件を表１に示す。
【００１６】処理後の試料については、ステム部（径９
mmに成形）とヘッド部を把持して上下に引張り、破断ま
での荷重（引張荷重）により接合部の強度を評価した。
その引張試験の結果を表１に併載した。
mmに成形）とヘッド部を把持して上下に引張り、破断ま
での荷重（引張荷重）により接合部の強度を評価した。
その引張試験の結果を表１に併載した。
【００１７】比較例 実施例と同一の混合粉末を使用し、同様の処理を行って
径10mmの棒状成形体と外径34mm×内径10mmのパイプ状成
形体を作製し、実施例と同様にこれらの成形体を嵌合し
て表１に示す条件下でＨＩＰ処理および熱処理 (0.001P
a 以下の真空下) を行った後、引張荷重を求めた。その
結果を実施例とともに表１に併載した。
径10mmの棒状成形体と外径34mm×内径10mmのパイプ状成
形体を作製し、実施例と同様にこれらの成形体を嵌合し
て表１に示す条件下でＨＩＰ処理および熱処理 (0.001P
a 以下の真空下) を行った後、引張荷重を求めた。その
結果を実施例とともに表１に併載した。
【００１８】
【表１】 表注：(1) 引張荷重30kN以上のものは接合部以外で破
断。 (2) * 接合部で破断。 (3) **ステム部で破断。 (4) ステム部の径は９mmとした。
断。 (2) * 接合部で破断。 (3) **ステム部で破断。 (4) ステム部の径は９mmとした。
【００１９】表１の結果から、本発明の実施例により作
製されたチタニウムアルミナイド成形品はいずれも接触
部の拡散接合が強固で、一体品と同等の優れた引張荷重
を示した。これに対し、ＨＩＰ処理温度の低い比較例１
は混合粉末成形体の接触界面の拡散接合が十分に行われ
ず、またＨＩＰ圧力の低い比較例３はポアが生じ、いず
れも接合部で破断した。ＨＩＰ処理温度が高過ぎる比較
例２およびＨＩＰ処理後の熱処理温度の高過ぎる比較例
４も強度低下を生じた。
製されたチタニウムアルミナイド成形品はいずれも接触
部の拡散接合が強固で、一体品と同等の優れた引張荷重
を示した。これに対し、ＨＩＰ処理温度の低い比較例１
は混合粉末成形体の接触界面の拡散接合が十分に行われ
ず、またＨＩＰ圧力の低い比較例３はポアが生じ、いず
れも接合部で破断した。ＨＩＰ処理温度が高過ぎる比較
例２およびＨＩＰ処理後の熱処理温度の高過ぎる比較例
４も強度低下を生じた。
【００２０】
【発明の効果】以上のとおり、本発明の成形法に従え
ば、ＴｉとＡｌまたはＡｌ合金との混合粉末成形体を最
終成形品に最も近い形状に組合せてＨＩＰ処理すること
により、複雑な形状のチタニウムアルミナイド成形品を
容易に製造することが可能となる。従って、内燃機関用
吸・排気バルブ等を安価に製造する手段として極めて有
用である。
ば、ＴｉとＡｌまたはＡｌ合金との混合粉末成形体を最
終成形品に最も近い形状に組合せてＨＩＰ処理すること
により、複雑な形状のチタニウムアルミナイド成形品を
容易に製造することが可能となる。従って、内燃機関用
吸・排気バルブ等を安価に製造する手段として極めて有
用である。
【図１】本発明により作製される内燃機関用吸・排気バ
ルブを示す斜視図である。
ルブを示す斜視図である。
【図２】本発明により内燃機関用吸・排気バルブを作製
する場合の成形体の組合せを示す側面図である。
する場合の成形体の組合せを示す側面図である。
１ 吸・排気バルブ ２ ステム部 ３ ヘッド部
Claims (3)
- 【請求項１】 ＴｉとＡｌまたはＡｌ合金の混合粉末成
形体同志を接触させ、 750〜1450℃の温度、30ＭＰa 以
上の圧力でＨＩＰ処理することにより、両成形体を接合
するとともにチタニウムアルミナイドとすることを特徴
とするチタニウムアルミナイドの成形方法。 - 【請求項２】 ＨＩＰ処理後 750〜1450℃での熱処理を
真空中または不活性ガス雰囲気中で行う請求項１記載の
チタニウムアルミナイドの成形方法。 - 【請求項３】 混合粉末成形体が棒状成形体に環状成形
体を嵌合してなり、内燃機関用吸・排気バルブの形状を
付与する請求項１または２記載のチタニウムアルミナイ
ドの成形方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3327114A JPH05140601A (ja) | 1991-11-14 | 1991-11-14 | チタニウムアルミナイドの成形方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3327114A JPH05140601A (ja) | 1991-11-14 | 1991-11-14 | チタニウムアルミナイドの成形方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05140601A true JPH05140601A (ja) | 1993-06-08 |
Family
ID=18195458
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3327114A Pending JPH05140601A (ja) | 1991-11-14 | 1991-11-14 | チタニウムアルミナイドの成形方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05140601A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8234788B2 (en) | 2008-05-13 | 2012-08-07 | GM Global Technology Operations LLC | Method of making titanium-based automotive engine valves |
| JP2020517830A (ja) * | 2017-04-27 | 2020-06-18 | フェデラル−モーグル バルブトレイン ゲーエムベーハーＦｅｄｅｒａｌ−Ｍｏｇｕｌ Ｖａｌｖｅｔｒａｉｎ Ｇｍｂｈ | ポペットバルブおよびその製造方法 |
-
1991
- 1991-11-14 JP JP3327114A patent/JPH05140601A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8234788B2 (en) | 2008-05-13 | 2012-08-07 | GM Global Technology Operations LLC | Method of making titanium-based automotive engine valves |
| JP2020517830A (ja) * | 2017-04-27 | 2020-06-18 | フェデラル−モーグル バルブトレイン ゲーエムベーハーＦｅｄｅｒａｌ−Ｍｏｇｕｌ Ｖａｌｖｅｔｒａｉｎ Ｇｍｂｈ | ポペットバルブおよびその製造方法 |
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