JPH0565561A - 高クリープ強さを有するＴｉＡｌ系金属間化合物の製造方法 - Google Patents
高クリープ強さを有するＴｉＡｌ系金属間化合物の製造方法Info
- Publication number
- JPH0565561A JPH0565561A JP3227729A JP22772991A JPH0565561A JP H0565561 A JPH0565561 A JP H0565561A JP 3227729 A JP3227729 A JP 3227729A JP 22772991 A JP22772991 A JP 22772991A JP H0565561 A JPH0565561 A JP H0565561A
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- Japan
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- tial
- phase
- intermetallic compound
- atomic
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 常温強度を上昇傾向に保つと共にクリープ強
さを向上させたＴｉＡｌ系金属間化合物を得る。 【構成】 Ｔｉ3 Ａｌ相ｐ１とＴｉＡｌ相ｐ２とを交互
に積層した層状組織Ｌを有し、且つＧｅ含有量を０．１
原子％≦Ｇｅ≦０．５原子％に設定された素材を製造
し、次いで素材に熱処理を施して、層状組織Ｌの平均粒
径ｄの増大を抑制しつつ、Ｔｉ3 Ａｌ相ｐ１とＴｉＡｌ
相ｐ２との積層方向におけるＴｉＡｌ相ｐ２の平均幅ｗ
1 を、前記素材の前記平均幅よりも拡張する。
さを向上させたＴｉＡｌ系金属間化合物を得る。 【構成】 Ｔｉ3 Ａｌ相ｐ１とＴｉＡｌ相ｐ２とを交互
に積層した層状組織Ｌを有し、且つＧｅ含有量を０．１
原子％≦Ｇｅ≦０．５原子％に設定された素材を製造
し、次いで素材に熱処理を施して、層状組織Ｌの平均粒
径ｄの増大を抑制しつつ、Ｔｉ3 Ａｌ相ｐ１とＴｉＡｌ
相ｐ２との積層方向におけるＴｉＡｌ相ｐ２の平均幅ｗ
1 を、前記素材の前記平均幅よりも拡張する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高クリープ強さを有す
るＴｉＡｌ系金属間化合物の製造方法に関する。
るＴｉＡｌ系金属間化合物の製造方法に関する。
【０００２】この種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。
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。
【０００３】
【従来の技術】従来、前記ＴｉＡｌ系金属間化合物とし
ては、Ｔｉ3 Ａｌ相（α2 相）とＴｉＡｌ相（γ相）と
を交互に積層した層状組織を有するものが知られてい
る。
ては、Ｔｉ3 Ａｌ相（α2 相）とＴｉＡｌ相（γ相）と
を交互に積層した層状組織を有するものが知られてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来のＴｉＡｌ系金属
間化合物において、そのクリープ強さを向上させるため
には、熱処理等によって層状組織の平均粒径を増大させ
ればよいことが知られているが、このような層状組織の
拡張は、他方においてＴｉＡｌ系金属間化合物の常温強
度の低下を招来する、といった問題がある。
間化合物において、そのクリープ強さを向上させるため
には、熱処理等によって層状組織の平均粒径を増大させ
ればよいことが知られているが、このような層状組織の
拡張は、他方においてＴｉＡｌ系金属間化合物の常温強
度の低下を招来する、といった問題がある。
【０００５】本発明は前記に鑑み、特定の第３元素を用
いて熱処理による金属組織の制御を行うことによって、
常温強度を上昇傾向に保つと共にクリープ強さを向上さ
せたＴｉＡｌ系金属間化合物を得ることのできる前記製
造方法を提供することを目的とする。
いて熱処理による金属組織の制御を行うことによって、
常温強度を上昇傾向に保つと共にクリープ強さを向上さ
せたＴｉＡｌ系金属間化合物を得ることのできる前記製
造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に係る高クリープ
強さを有するＴｉＡｌ系金属間化合物の製造方法は、Ｔ
ｉ3 Ａｌ相とＴｉＡｌ相とを交互に積層した層状組織を
有し、且つＧｅ含有量を０．１原子％≦Ｇｅ≦０．５原
子％に設定された素材を製造し、次いで前記素材に熱処
理を施して、前記層状組織の平均粒径の増大を抑制しつ
つ、Ｔｉ3 Ａｌ相とＴｉＡｌ相との積層方向におけるＴ
ｉＡｌ相の平均幅を、前記素材の前記平均幅よりも拡張
することを特徴とする。
強さを有するＴｉＡｌ系金属間化合物の製造方法は、Ｔ
ｉ3 Ａｌ相とＴｉＡｌ相とを交互に積層した層状組織を
有し、且つＧｅ含有量を０．１原子％≦Ｇｅ≦０．５原
子％に設定された素材を製造し、次いで前記素材に熱処
理を施して、前記層状組織の平均粒径の増大を抑制しつ
つ、Ｔｉ3 Ａｌ相とＴｉＡｌ相との積層方向におけるＴ
ｉＡｌ相の平均幅を、前記素材の前記平均幅よりも拡張
することを特徴とする。
【０００７】
【実施例】図１は、素材の金属組織を模型的に示したも
ので、その金属組織はＴｉ3 Ａｌ相（α2 相）ｐ１とＴ
ｉＡｌ相（γ相）ｐ２とを交互に積層した層状組織Ｌの
集合体より構成されている。
ので、その金属組織はＴｉ3 Ａｌ相（α2 相）ｐ１とＴ
ｉＡｌ相（γ相）ｐ２とを交互に積層した層状組織Ｌの
集合体より構成されている。
【０００８】素材は、ＴｉＡｌ系金属間化合物を構成す
る主成分にＧｅを含有させたもので、その主成分は３６
原子％≦Ａｌ≦６０原子％および残部Ｔｉといった組成
を有し、またＧｅ含有量は、主成分に対し０．１原子％
≦Ｇｅ≦０．５原子％に設定される。
る主成分にＧｅを含有させたもので、その主成分は３６
原子％≦Ａｌ≦６０原子％および残部Ｔｉといった組成
を有し、またＧｅ含有量は、主成分に対し０．１原子％
≦Ｇｅ≦０．５原子％に設定される。
【０００９】図２は、前記素材に熱処理を施して得られ
たＴｉＡｌ系金属間化合物の金属組織を模型的に示した
ものである。その金属組織は、素材同様層状組織Ｌの集
合体より構成されているが、各層状組織ＬにおいてＴｉ
Ａｌ相ｐ２の形態が素材と異なる。
たＴｉＡｌ系金属間化合物の金属組織を模型的に示した
ものである。その金属組織は、素材同様層状組織Ｌの集
合体より構成されているが、各層状組織ＬにおいてＴｉ
Ａｌ相ｐ２の形態が素材と異なる。
【００１０】即ち、Ｔｉ3 Ａｌ相ｐ１とＴｉＡｌ相ｐ２
との積層方向におけるＴｉＡｌ相ｐ２の平均幅ｗ1 が素
材のＴｉＡｌ相ｐ２の平均幅ｗ2 よりも拡張されている
（ｗ 1 ＞ｗ2 ）。
との積層方向におけるＴｉＡｌ相ｐ２の平均幅ｗ1 が素
材のＴｉＡｌ相ｐ２の平均幅ｗ2 よりも拡張されている
（ｗ 1 ＞ｗ2 ）。
【００１１】一方、各層状組織Ｌの前記積層方向におけ
る平均粒径ｄは、素材の平均粒径ｄと略同一となるよう
にその増大を抑制されている。
る平均粒径ｄは、素材の平均粒径ｄと略同一となるよう
にその増大を抑制されている。
【００１２】このような金属組織の制御は、Ｇｅを前記
のように微量含有させて熱処理を行うことにより達成さ
れる。
のように微量含有させて熱処理を行うことにより達成さ
れる。
【００１３】前記のように、各層状組織Ｌの平均粒径ｄ
の増大を抑制しつつ、ＴｉＡｌ相ｐ２の前記平均幅ｗ1
を素材のそれよりも拡張すると、ＴｉＡｌ系金属間化合
物の常温強度を上昇傾向に保つと共にクリープ強さを向
上させることができる。
の増大を抑制しつつ、ＴｉＡｌ相ｐ２の前記平均幅ｗ1
を素材のそれよりも拡張すると、ＴｉＡｌ系金属間化合
物の常温強度を上昇傾向に保つと共にクリープ強さを向
上させることができる。
【００１４】ただし、Ｇｅ含有量がＧｅ＜０．１原子％
では前記のような金属組織の制御を行うことができず、
一方、Ｇｅ＞０．５原子％では粒界に析出物が多量に生
じるため常温強度およびクリープ強さが急激に低下す
る。
では前記のような金属組織の制御を行うことができず、
一方、Ｇｅ＞０．５原子％では粒界に析出物が多量に生
じるため常温強度およびクリープ強さが急激に低下す
る。
【００１５】次に、具体例について説明する。 （ａ） 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、
純度９９．９９９％のＧｅ（細片）とを、原子％で、
（Ｔｉ53Ａｌ47）100-X ＧｅX となるように秤量して原
料を調製した。 （ｂ） 原料を用い、プラズマアーク溶解を行うことに
よって直径５０mm、長さ１５mmのインゴットを１４個得
た。この場合、各成分の均一性を向上させるため１回目
の溶解を行った後インゴットを裏返して２回目の溶解を
行った。 （ｃ） 前記１４個のインゴットを用い、アークスカル
溶解を行うことによって、直径６０〜７０mm、長さ１１
０mm、重量約１．５kgの素材を得た。 （ｄ） 素材に、１５７３Ｋ、３時間の条件下で熱処理
を施してＴｉＡｌ系金属間化合物を得た。
純度９９．９９％のＡｌ（アルミニウムショット）と、
純度９９．９９９％のＧｅ（細片）とを、原子％で、
（Ｔｉ53Ａｌ47）100-X ＧｅX となるように秤量して原
料を調製した。 （ｂ） 原料を用い、プラズマアーク溶解を行うことに
よって直径５０mm、長さ１５mmのインゴットを１４個得
た。この場合、各成分の均一性を向上させるため１回目
の溶解を行った後インゴットを裏返して２回目の溶解を
行った。 （ｃ） 前記１４個のインゴットを用い、アークスカル
溶解を行うことによって、直径６０〜７０mm、長さ１１
０mm、重量約１．５kgの素材を得た。 （ｄ） 素材に、１５７３Ｋ、３時間の条件下で熱処理
を施してＴｉＡｌ系金属間化合物を得た。
【００１６】このＴｉＡｌ系金属間化合物の金属組織
は、体積分率Ｖｆが８０％以上の層状組織Ｌより構成さ
れており、したがって層状組織Ｌの特性がＴｉＡｌ系金
属間化合物の特性に直接的に影響を及ぼす。
は、体積分率Ｖｆが８０％以上の層状組織Ｌより構成さ
れており、したがって層状組織Ｌの特性がＴｉＡｌ系金
属間化合物の特性に直接的に影響を及ぼす。
【００１７】次に、ＴｉＡｌ系金属間化合物より図３に
示す丸棒状試験片Ｔを製作して各種試験を行った。試験
片Ｔの寸法は、全長ａ＝９９mm、両つかみ部の長さｂ＝
２２mm、両大径部の長さｃ＝４mm、両中径部の長さｄ＝
１０mm、小径部の長さｅ＝２５．４mm、大径部の直径ｆ
＝９．５mm、中径部の直径ｇ＝６．６mm、小径部の直径
ｈ＝６．３５mm、両フランジ部の直径ｋ＝８．３mm、両
フランジ部の厚さｍ＝２mmである。
示す丸棒状試験片Ｔを製作して各種試験を行った。試験
片Ｔの寸法は、全長ａ＝９９mm、両つかみ部の長さｂ＝
２２mm、両大径部の長さｃ＝４mm、両中径部の長さｄ＝
１０mm、小径部の長さｅ＝２５．４mm、大径部の直径ｆ
＝９．５mm、中径部の直径ｇ＝６．６mm、小径部の直径
ｈ＝６．３５mm、両フランジ部の直径ｋ＝８．３mm、両
フランジ部の厚さｍ＝２mmである。
【００１８】図４は、ＴｉＡｌ相ｐ２の平均幅ｗ1 とク
リープ強さとの関係を示す。このクリープ強さは、１０
０時間のラプチャ強度として表わされている。
リープ強さとの関係を示す。このクリープ強さは、１０
０時間のラプチャ強度として表わされている。
【００１９】図４から明らかなように、０．１原子％≦
Ｇｅ≦０．５原子％において、Ｇｅ含有量の増加に伴い
ＴｉＡｌ相ｐ２の平均幅ｗ2 が拡張されて、ＴｉＡｌ系
金属間化合物のクリープ強さが向上することが判る。Ｇ
ｅ＞０．５原子％では析出物が多量に生じるためクリー
プ強さが急激に低下する。
Ｇｅ≦０．５原子％において、Ｇｅ含有量の増加に伴い
ＴｉＡｌ相ｐ２の平均幅ｗ2 が拡張されて、ＴｉＡｌ系
金属間化合物のクリープ強さが向上することが判る。Ｇ
ｅ＞０．５原子％では析出物が多量に生じるためクリー
プ強さが急激に低下する。
【００２０】図５は、Ｇｅ含有量とＴｉＡｌ相ｐ２の平
均幅ｗ1 との関係を示す。
均幅ｗ1 との関係を示す。
【００２１】図５から明らかなように、０．１原子％≦
Ｇｅ≦０．５原子％において、ＴｉＡｌ相ｐ２の平均幅
ｗ1 を制御し得ることが判る。ただし、Ｇｅ＞０．５原
子％では析出物が生成されるため前記平均幅ｗ1 の拡張
が停止する。
Ｇｅ≦０．５原子％において、ＴｉＡｌ相ｐ２の平均幅
ｗ1 を制御し得ることが判る。ただし、Ｇｅ＞０．５原
子％では析出物が生成されるため前記平均幅ｗ1 の拡張
が停止する。
【００２２】図６は、ＴｉＡｌ相ｐ２の平均幅ｗ1 と層
状組織Ｌの平均粒径ｄとの関係を示す。
状組織Ｌの平均粒径ｄとの関係を示す。
【００２３】図６から明らかなように、０．１原子％≦
Ｇｅ≦０．５原子％においてＴｉＡｌ相ｐ２の平均幅ｗ
1 が変化するが、層状組織Ｌの平均粒径ｄは殆ど変化し
ないことが判る。
Ｇｅ≦０．５原子％においてＴｉＡｌ相ｐ２の平均幅ｗ
1 が変化するが、層状組織Ｌの平均粒径ｄは殆ど変化し
ないことが判る。
【００２４】図７は、ＴｉＡｌ相ｐ２の平均幅ｗ1 と常
温引張強さとの関係を示す。この試験では、前記クリー
プ試験用試験片Ｔが用いられた。
温引張強さとの関係を示す。この試験では、前記クリー
プ試験用試験片Ｔが用いられた。
【００２５】図７から明らかなように、ＴｉＡｌ相ｐ２
の平均幅ｗ1 の拡張にもかかわらず常温強度が上昇傾向
に保たれることが判る。
の平均幅ｗ1 の拡張にもかかわらず常温強度が上昇傾向
に保たれることが判る。
【００２６】図８は、Ｇｅ無添加のＴｉＡｌ系金属間化
合物における層状組織の平均粒径（ｄに相当）と常温引
張強さとの関係を示す。この平均粒径の制御は、熱処理
において、α相→α2 相＋γ相の変態点を通過する冷却
速度を制御することによって行われた。図８より、層状
組織の平均粒径の増大に伴い常温強度が低下することが
判る。
合物における層状組織の平均粒径（ｄに相当）と常温引
張強さとの関係を示す。この平均粒径の制御は、熱処理
において、α相→α2 相＋γ相の変態点を通過する冷却
速度を制御することによって行われた。図８より、層状
組織の平均粒径の増大に伴い常温強度が低下することが
判る。
【００２７】
【発明の効果】本発明によれば、前記のように独特の方
法を採用することによって、常温強度を上昇傾向に保つ
と共にクリープ強さを向上させたＴｉＡｌ系金属間化合
物を得ることができる。
法を採用することによって、常温強度を上昇傾向に保つ
と共にクリープ強さを向上させたＴｉＡｌ系金属間化合
物を得ることができる。
【図１】素材の金属組織を示す概略図である。
【図２】ＴｉＡｌ系金属間化合物の金属組織を示す概略
図である。
図である。
【図３】試験片の正面図である。
【図４】ＴｉＡｌ相の平均幅とクリープ強さとの関係を
示すグラフである。
示すグラフである。
【図５】Ｇｅ含有量とＴｉＡｌ相の平均幅との関係を示
すグラフである。
すグラフである。
【図６】ＴｉＡｌ相の平均幅と層状組織の平均粒径との
関係を示すグラフである。
関係を示すグラフである。
【図７】ＴｉＡｌ相の平均幅と常温引張強さとの関係を
示すグラフである。
示すグラフである。
【図８】層状組織の平均粒径と常温引張強さとの関係を
示すグラフである。
示すグラフである。
Ｌ 層状組織 ｐ１ Ｔｉ3 Ａｌ相 ｐ２ ＴｉＡｌ相 ｄ 平均粒径 ｗ1 ，ｗ2 平均幅
Claims (1)
- 【請求項１】 Ｔｉ3 Ａｌ相とＴｉＡｌ相とを交互に積
層した層状組織を有し、且つＧｅ含有量を０．１原子％
≦Ｇｅ≦０．５原子％に設定された素材を製造し、次い
で前記素材に熱処理を施して、前記層状組織の平均粒径
の増大を抑制しつつ、Ｔｉ3 Ａｌ相とＴｉＡｌ相との積
層方向におけるＴｉＡｌ相の平均幅を、前記素材の前記
平均幅よりも拡張することを特徴とする高クリープ強さ
を有するＴｉＡｌ系金属間化合物の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3227729A JPH0565561A (ja) | 1991-09-09 | 1991-09-09 | 高クリープ強さを有するＴｉＡｌ系金属間化合物の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3227729A JPH0565561A (ja) | 1991-09-09 | 1991-09-09 | 高クリープ強さを有するＴｉＡｌ系金属間化合物の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0565561A true JPH0565561A (ja) | 1993-03-19 |
Family
ID=16865445
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3227729A Pending JPH0565561A (ja) | 1991-09-09 | 1991-09-09 | 高クリープ強さを有するＴｉＡｌ系金属間化合物の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0565561A (ja) |
-
1991
- 1991-09-09 JP JP3227729A patent/JPH0565561A/ja active Pending
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