JPH0551681A - 高強度ＴｉＡｌ系金属間化合物 - Google Patents
高強度ＴｉＡｌ系金属間化合物Info
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- JPH0551681A JPH0551681A JP21555591A JP21555591A JPH0551681A JP H0551681 A JPH0551681 A JP H0551681A JP 21555591 A JP21555591 A JP 21555591A JP 21555591 A JP21555591 A JP 21555591A JP H0551681 A JPH0551681 A JP H0551681A
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- Japan
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- phase
- tial
- intermetallic compound
- oxygen
- based intermetallic
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- Pending
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- Powder Metallurgy (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高強度ＴｉＡｌ系金属間化合物を提供する。
【構成】 ＴｉＡｌ系金属間化合物は、Ｔｉ53Ａｌ
47（数値は原子％）の組成を有するＴｉＡｌ系金属間化
合物組成分と、０．０１重量％以上、１重量％以下の酸
素とを含有する。金属組織は、ＴｉＡｌ相γおよびＴｉ
3 Ａｌ相α2 を交互に析出させた層状組織部Ｌの集合体
よりなる。酸素は、Ｔｉ3 Ａｌ相に優先的に固溶して、
そのＴｉ3Ａｌ相を強化する。
47（数値は原子％）の組成を有するＴｉＡｌ系金属間化
合物組成分と、０．０１重量％以上、１重量％以下の酸
素とを含有する。金属組織は、ＴｉＡｌ相γおよびＴｉ
3 Ａｌ相α2 を交互に析出させた層状組織部Ｌの集合体
よりなる。酸素は、Ｔｉ3 Ａｌ相に優先的に固溶して、
そのＴｉ3Ａｌ相を強化する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高強度ＴｉＡｌ系金属間
化合物に関する。
化合物に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＴｉＡｌ系金属間化合物は、軽量で、且
つ優れた耐熱性を有するためエンジン部品等の構造材料
として着目されている。
つ優れた耐熱性を有するためエンジン部品等の構造材料
として着目されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ＴｉＡｌ系金属間化合物は、強度が低いために実用性が
乏しい、といった問題がある。
ＴｉＡｌ系金属間化合物は、強度が低いために実用性が
乏しい、といった問題がある。
【０００４】本発明は前記に鑑み、金属組織を改善する
と共に第３元素として酸素を含有させることにより、常
温延性を損うことなく、強度を向上させた前記ＴｉＡｌ
系金属間化合物を提供することを目的とする。
と共に第３元素として酸素を含有させることにより、常
温延性を損うことなく、強度を向上させた前記ＴｉＡｌ
系金属間化合物を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明に係る高強度Ｔｉ
Ａｌ系金属間化合物は、３６原子％以上、６０原子％以
下のＡｌを含有し、残部がＴｉであるＴｉＡｌ系金属間
化合物組成分と、０．０１重量％以上、１重量％以下の
酸素とを含有し、金属組織が、ＴｉＡｌ相γおよびＴｉ
3 Ａｌ相α2 を有する二相組織よりなり、Ｔｉ3 Ａｌ相
α2 の体積分率Ｖｆを１％以上、８０％以下に設定した
ことを特徴とする。
Ａｌ系金属間化合物は、３６原子％以上、６０原子％以
下のＡｌを含有し、残部がＴｉであるＴｉＡｌ系金属間
化合物組成分と、０．０１重量％以上、１重量％以下の
酸素とを含有し、金属組織が、ＴｉＡｌ相γおよびＴｉ
3 Ａｌ相α2 を有する二相組織よりなり、Ｔｉ3 Ａｌ相
α2 の体積分率Ｖｆを１％以上、８０％以下に設定した
ことを特徴とする。
【０００６】
【実施例】図１は、ＴｉＡｌ系金属間化合物の金属組織
の一例を模型的に示したもので、この金属組織は、Ｔｉ
Ａｌ相γおよびＴｉ3 Ａｌ相α2を有する二相組織、図
示例では両相γ、α2 を交互に析出させた層状組織部
（ラメラ組織部）Ｌの集合体よりなる。このような金属
組織を得るためには、組成上、Ａｌ含有量を３６原子％
以上、５２原子％以下に設定することが必要である。
の一例を模型的に示したもので、この金属組織は、Ｔｉ
Ａｌ相γおよびＴｉ3 Ａｌ相α2を有する二相組織、図
示例では両相γ、α2 を交互に析出させた層状組織部
（ラメラ組織部）Ｌの集合体よりなる。このような金属
組織を得るためには、組成上、Ａｌ含有量を３６原子％
以上、５２原子％以下に設定することが必要である。
【０００７】この場合、Ｔｉ3 Ａｌ相α2 の体積分率Ｖ
ｆを１％以上、８０％以下、好ましくは５％以上、６０
％以下に設定することにより、ＴｉＡｌ系金属間化合物
の常温延性を向上させることができる。また常温延性向
上の観点より層状組織部Ｌの平均粒径は、１μｍ以上、
１０００μｍ以下であることが望ましい。
ｆを１％以上、８０％以下、好ましくは５％以上、６０
％以下に設定することにより、ＴｉＡｌ系金属間化合物
の常温延性を向上させることができる。また常温延性向
上の観点より層状組織部Ｌの平均粒径は、１μｍ以上、
１０００μｍ以下であることが望ましい。
【０００８】図２は、ＴｉＡｌ系金属間化合物の金属組
織の他例を模型的に示したもので、この金属組織は、Ｔ
ｉＡｌ相のみからなる単相部Ｓγと、ＴｉＡｌ相γおよ
びＴｉ3 Ａｌ相α2 を交互に析出させて単相部Ｓγに分
散する層状組織部Ｌとより構成される。このような金属
組織を得るためには、組成上、Ａｌ含有量を４５原子以
上、６０原子％以下に設定することが必要である。
織の他例を模型的に示したもので、この金属組織は、Ｔ
ｉＡｌ相のみからなる単相部Ｓγと、ＴｉＡｌ相γおよ
びＴｉ3 Ａｌ相α2 を交互に析出させて単相部Ｓγに分
散する層状組織部Ｌとより構成される。このような金属
組織を得るためには、組成上、Ａｌ含有量を４５原子以
上、６０原子％以下に設定することが必要である。
【０００９】この場合、層状組織部Ｌの体積分率Ｖｆを
１５％以上、好ましくは３５％以上に設定することによ
りＴｉＡｌ系金属間化合物の常温延性を向上させること
ができる。また常温延性向上の観点より層状組織部Ｌの
平均粒径は、１μｍ以上、１０００μｍ以下であること
が望ましい。
１５％以上、好ましくは３５％以上に設定することによ
りＴｉＡｌ系金属間化合物の常温延性を向上させること
ができる。また常温延性向上の観点より層状組織部Ｌの
平均粒径は、１μｍ以上、１０００μｍ以下であること
が望ましい。
【００１０】本発明は、前記のような金属組織を現出す
る３６原子％以上、６０原子％以下のＡｌを含有するＴ
ｉＡｌ系金属間化合物組成分に、０．０１重量％以上、
１重量％以下の酸素を含有させて、酸素含有ＴｉＡｌ系
金属間化合物を構成するものである。
る３６原子％以上、６０原子％以下のＡｌを含有するＴ
ｉＡｌ系金属間化合物組成分に、０．０１重量％以上、
１重量％以下の酸素を含有させて、酸素含有ＴｉＡｌ系
金属間化合物を構成するものである。
【００１１】前記のように、ＴｉＡｌ系金属間化合物が
ＴｉＡｌ相γおよびＴｉ3 Ａｌ相α 2 を有する場合、酸
素は、侵入型元素としてＴｉ3 Ａｌ相α2 に優先的に固
溶する機能を有し、この機能によってＴｉ3 Ａｌ相α2
が固溶強化されるので、ＴｉＡｌ系金属間化合物の高強
度化が達成される。一方、酸素がＴｉＡｌ相γに固溶す
ると、そのＴｉＡｌ相γを脆化させて、ＴｉＡｌ系金属
間化合物の常温延性が損われるが、前記のようにＴｉ3
Ａｌ相α2 への酸素の優先的固溶により、ＴｉＡｌ系金
属間化合物の二相組織による常温延性が維持される。
ＴｉＡｌ相γおよびＴｉ3 Ａｌ相α 2 を有する場合、酸
素は、侵入型元素としてＴｉ3 Ａｌ相α2 に優先的に固
溶する機能を有し、この機能によってＴｉ3 Ａｌ相α2
が固溶強化されるので、ＴｉＡｌ系金属間化合物の高強
度化が達成される。一方、酸素がＴｉＡｌ相γに固溶す
ると、そのＴｉＡｌ相γを脆化させて、ＴｉＡｌ系金属
間化合物の常温延性が損われるが、前記のようにＴｉ3
Ａｌ相α2 への酸素の優先的固溶により、ＴｉＡｌ系金
属間化合物の二相組織による常温延性が維持される。
【００１２】ただし、酸素の含有量が、０．０１重量％
未満では強度向上効果が少なく、一方、１重量％を超え
ると、ＴｉＡｌ相γへの酸素の固溶量が増してＴｉＡｌ
系金属間化合物の常温延性が低下する。またＴｉ3 Ａｌ
相α2 の体積分率Ｖｆが１％未満では酸素の優先的固溶
が行われないので、強度および常温延性向上効果が少な
く、一方、８０％を超えると、ＴｉＡｌ相γが持つ軽
量、且つ高比強度といった特性が損われ、またＴｉＡｌ
系金属間化合物の常温延性が低下する。
未満では強度向上効果が少なく、一方、１重量％を超え
ると、ＴｉＡｌ相γへの酸素の固溶量が増してＴｉＡｌ
系金属間化合物の常温延性が低下する。またＴｉ3 Ａｌ
相α2 の体積分率Ｖｆが１％未満では酸素の優先的固溶
が行われないので、強度および常温延性向上効果が少な
く、一方、８０％を超えると、ＴｉＡｌ相γが持つ軽
量、且つ高比強度といった特性が損われ、またＴｉＡｌ
系金属間化合物の常温延性が低下する。
【００１３】酸素含有金属間化合物を、次のような方法
で製造した。
で製造した。
【００１４】先ず、純度９９．５％のＴｉ（スポンジチ
タン）と、純度９９．９９％のＡｌ（アルミニウムショ
ット）とを、４５原子％≦Ａｌ≦５２原子％の範囲で目
標組成に秤量し、次いで、この秤量物を、それに酸素源
としてＴｉＯ2 を適時添加しながら非消耗アーク溶解炉
を用いて、Ａｒ雰囲気下で溶解することによりインゴッ
トを得た。その後インゴットに、１０００〜１４００
℃、１０分間〜２４時間の条件下で熱処理を施して、酸
素含有ＴｉＡｌ系金属間化合物を得た。この場合、Ｔｉ
3 Ａｌ相α2 の体積分率Ｖｆの調節は、Ａｌ量、熱処理
温度および熱処理時間を変化させることによって行っ
た。
タン）と、純度９９．９９％のＡｌ（アルミニウムショ
ット）とを、４５原子％≦Ａｌ≦５２原子％の範囲で目
標組成に秤量し、次いで、この秤量物を、それに酸素源
としてＴｉＯ2 を適時添加しながら非消耗アーク溶解炉
を用いて、Ａｒ雰囲気下で溶解することによりインゴッ
トを得た。その後インゴットに、１０００〜１４００
℃、１０分間〜２４時間の条件下で熱処理を施して、酸
素含有ＴｉＡｌ系金属間化合物を得た。この場合、Ｔｉ
3 Ａｌ相α2 の体積分率Ｖｆの調節は、Ａｌ量、熱処理
温度および熱処理時間を変化させることによって行っ
た。
【００１５】次に、酸素含有ＴｉＡｌ系金属間化合物に
おけるＴｉ3 Ａｌ相α2 の体積分率Ｖｆおよび酸素含有
量を測定した。
おけるＴｉ3 Ａｌ相α2 の体積分率Ｖｆおよび酸素含有
量を測定した。
【００１６】Ｔｉ3 Ａｌ相α2 の体積分率Ｖｆの測定
は、前記化合物から作製された試験片を鏡面に研摩した
後、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により組成像写真を
得、その組成像写真をもとに画像解析装置を用いて行っ
た。酸素含有量の測定は、電子プローブマイクロアナラ
イザ（ＥＰＭＡ）の点分析（分析領域１μｍの範囲）に
より、酸素の特性Ｘ線をカウントすることによって行っ
た。これにより、Ｔｉ3 Ａｌ相α2 およびＴｉＡｌ相γ
における酸素含有量の比は、大概、α2 ：γ＝３：１で
あることが確認された。
は、前記化合物から作製された試験片を鏡面に研摩した
後、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により組成像写真を
得、その組成像写真をもとに画像解析装置を用いて行っ
た。酸素含有量の測定は、電子プローブマイクロアナラ
イザ（ＥＰＭＡ）の点分析（分析領域１μｍの範囲）に
より、酸素の特性Ｘ線をカウントすることによって行っ
た。これにより、Ｔｉ3 Ａｌ相α2 およびＴｉＡｌ相γ
における酸素含有量の比は、大概、α2 ：γ＝３：１で
あることが確認された。
【００１７】酸素含有ＴｉＡｌ系金属間化合物の強度お
よび常温延性を調べるため、次のような曲げ試験を行っ
た。
よび常温延性を調べるため、次のような曲げ試験を行っ
た。
【００１８】前記金属間化合物より、縦３mm、横４mm、
長さ３７mmの試験片を製作し、その試験片について常温
下で４点曲げ試験（ＪＩＳ Ｒ １６０１）を行った。
この試験では、クロスヘッド速度を０．５mm／min に設
定して、試験片の伸び側に貼着されたストレインゲージ
によるひずみと圧下荷重とを測定し、それら測定値より
真ひずみ量および耐力を求めた。
長さ３７mmの試験片を製作し、その試験片について常温
下で４点曲げ試験（ＪＩＳ Ｒ １６０１）を行った。
この試験では、クロスヘッド速度を０．５mm／min に設
定して、試験片の伸び側に貼着されたストレインゲージ
によるひずみと圧下荷重とを測定し、それら測定値より
真ひずみ量および耐力を求めた。
【００１９】図３は、酸素含有量と、曲げ試験による耐
力および真ひずみ量との関係を示す。図中、線ａが耐力
に、また線ｂが真ひずみ量にそれぞれ該当する。各試験
片の組成は、原子％で（Ｔｉ53Ａｌ47）100-x （Ｏ2 ）
X で表わされ、Ｔｉ3 Ａｌ相α2 の体積分率Ｖｆは２０
％である。図３から明らかなように、酸素含有量を０．
０１重量％以上、１重量％以下に設定することによっ
て、酸素含有ＴｉＡｌ系金属間化合物の耐力、したがっ
て強度を向上させることができ、また真ひずみ量、した
がって常温延性を向上させることができる。
力および真ひずみ量との関係を示す。図中、線ａが耐力
に、また線ｂが真ひずみ量にそれぞれ該当する。各試験
片の組成は、原子％で（Ｔｉ53Ａｌ47）100-x （Ｏ2 ）
X で表わされ、Ｔｉ3 Ａｌ相α2 の体積分率Ｖｆは２０
％である。図３から明らかなように、酸素含有量を０．
０１重量％以上、１重量％以下に設定することによっ
て、酸素含有ＴｉＡｌ系金属間化合物の耐力、したがっ
て強度を向上させることができ、また真ひずみ量、した
がって常温延性を向上させることができる。
【００２０】図４は、酸素含有量と、曲げ試験による真
ひずみ量との関係を示す。各試験片の組成は、原子％
で、（Ｔｉ53Ａｌ47）100-x （Ｏ2 ）X で表わされる。
図中、各線ｃ〜ｈと、Ｔｉ3 Ａｌ相α2 の体積分率Ｖｆ
との関係は表１の通りである。
ひずみ量との関係を示す。各試験片の組成は、原子％
で、（Ｔｉ53Ａｌ47）100-x （Ｏ2 ）X で表わされる。
図中、各線ｃ〜ｈと、Ｔｉ3 Ａｌ相α2 の体積分率Ｖｆ
との関係は表１の通りである。
【００２１】
【表１】 図４、線ｄ〜ｇから明らかなように、酸素含有量を０．
０１重量％以上、１重量％以下に設定し、またＴｉ3 Ａ
ｌ相α2 の体積分率Ｖｆを１％以上、８０％以下に設定
することによって、酸素含有ＴｉＡｌ系金属間化合物の
真ひずみ量、したがって常温延性を向上させることがで
きる。
０１重量％以上、１重量％以下に設定し、またＴｉ3 Ａ
ｌ相α2 の体積分率Ｖｆを１％以上、８０％以下に設定
することによって、酸素含有ＴｉＡｌ系金属間化合物の
真ひずみ量、したがって常温延性を向上させることがで
きる。
【００２２】なお、本発明における二相組織には、その
二相組織が層状組織とＴｉ3 Ａｌ相α2 の等軸晶とより
なる場合も含まれる。
二相組織が層状組織とＴｉ3 Ａｌ相α2 の等軸晶とより
なる場合も含まれる。
【００２３】
【発明の効果】本発明によれば、Ａｌ量、酸素量および
金属組織を前記のように特定することによって優れた強
度および常温延性を有するＴｉＡｌ系金属間化合物を提
供することができる。
金属組織を前記のように特定することによって優れた強
度および常温延性を有するＴｉＡｌ系金属間化合物を提
供することができる。
【図１】金属組織の一例を示す説明図である。
【図２】金属組織の他例を示す説明図である。
【図３】酸素含有量と、曲げ試験による耐力および真ひ
ずみ量との関係を示すグラフである。
ずみ量との関係を示すグラフである。
【図４】酸素含有量と曲げ試験による真ひずみ量との関
係を示すグラフである。
係を示すグラフである。
α2 Ｔｉ3 Ａｌ相 γ ＴｉＡｌ相 Ｌ 層状組織部
Claims (1)
- 【請求項１】 ３６原子％以上、６０原子％以下のＡｌ
を含有し、残部がＴｉであるＴｉＡｌ系金属間化合物組
成分と、０．０１重量％以上、１重量％以下の酸素とを
含有し、金属組織が、ＴｉＡｌ相γおよびＴｉ3 Ａｌ相
α2 を有する二相組織よりなり、Ｔｉ3 Ａｌ相α2 の体
積分率Ｖｆを１％以上、８０％以下に設定したことを特
徴とする高強度ＴｉＡｌ系金属間化合物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21555591A JPH0551681A (ja) | 1991-08-27 | 1991-08-27 | 高強度ＴｉＡｌ系金属間化合物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21555591A JPH0551681A (ja) | 1991-08-27 | 1991-08-27 | 高強度ＴｉＡｌ系金属間化合物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0551681A true JPH0551681A (ja) | 1993-03-02 |
Family
ID=16674370
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21555591A Pending JPH0551681A (ja) | 1991-08-27 | 1991-08-27 | 高強度ＴｉＡｌ系金属間化合物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0551681A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021121690A (ja) * | 2020-01-31 | 2021-08-26 | 三菱重工航空エンジン株式会社 | ＴｉＡｌ基合金およびその製造方法 |
-
1991
- 1991-08-27 JP JP21555591A patent/JPH0551681A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021121690A (ja) * | 2020-01-31 | 2021-08-26 | 三菱重工航空エンジン株式会社 | ＴｉＡｌ基合金およびその製造方法 |
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