JPH0565563A - 高靱延性TiAl系金属間化合物の製造方法 - Google Patents

高靱延性TiAl系金属間化合物の製造方法

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JPH0565563A
JPH0565563A JP3250283A JP25028391A JPH0565563A JP H0565563 A JPH0565563 A JP H0565563A JP 3250283 A JP3250283 A JP 3250283A JP 25028391 A JP25028391 A JP 25028391A JP H0565563 A JPH0565563 A JP H0565563A
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JP
Japan
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phase
heat treatment
tial
volume fraction
intermetallic compound
Prior art date
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Pending
Application number
JP3250283A
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English (en)
Inventor
Sakae Tsunashima
栄 綱島
Yoshinari Fujiwara
良也 藤原
Toshio Tokune
敏生 徳根
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Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 靱延性の優れたTiAl系金属間化合物を得
る。 【構成】 α相がTi3 Al相α2 とTiAl相γとよ
りなる混相組織に相変化するときの変態点を1380℃
としたとき、熱処理温度T1 を1330℃≦T1 ≦13
80℃に設定して、等軸晶TiAl相γ′を有する素材
に1次熱処理を施すことにより、Ti3 Al相α2 およ
びTiAl相γを交互に析出させた層状組織部Lを備え
た中間体を製造する。この場合、中間体における層状組
織部Lの体積分率Vfは20%以上に設定される。次い
で熱処理温度T2 を1000℃≦T2 ≦1300℃に設
定して、中間体に2次熱処理を施すことにより、層状組
織部LにおけるTi3 Al相α2 の体積分率Vfを0.
05%以上、50%以下に制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は高靱延性TiAl系金属
間化合物の製造方法に関する。
【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。
【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、靱延性が低いために、加工
性が悪く、その上、製品化しても実用性が乏しい、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
ことによって靱延性を向上させた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。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明に係る高靱延性T
iAl系金属間化合物の製造方法は、相変化によってT
3 Al相とTiAl相とよりなる混相組織を生じると
きの変態点をT0 ℃としたとき、熱処理温度T1 を(T
0 −50)℃≦T1 ≦T0 ℃に設定して、等軸晶TiA
l相を有する素材に1次熱処理を施すことにより、Ti
3 Al相およびTiAl相を交互に析出させた層状組織
部を備えた中間体を製造し、次いで熱処理温度T2 を1
000℃≦T2 ≦1300℃に設定して、前記中間体に
2次熱処理を施すことにより、前記層状組織部における
Ti3 Al相の量を制御することを特徴とする。
【0006】
【実施例】本発明は、TiAl系金属間化合物の製造に
当り、素材を製造する工程、その素材に1次熱処理を施
して中間体を得る工程および中間体に2次熱処理を施す
工程を順次実施するものである。
【0007】素材製造工程では、粉末冶金法、恒温鍛造
法、鋳造法等が採用される。
【0008】図1は、素材Mの金属組織を模型的に示し
たもので、その組織は微細な等軸晶TiAl相γ′の集
合体よりなる。
【0009】中間体を得るための1次熱処理は、加熱段
階および水またはガスによる冷却段階を含む。この場
合、熱処理温度T1 は、α相がTi3 Al相α2 とTi
Al相γとよりなる混相組織に相変化するときの変態点
をT0 ℃としたとき、(T0 −50)℃≦T1 ≦T0
に設定される。
【0010】図2は、中間体Iの金属組織を模型的に示
したもので、その組織は複数の層状組織部Lと、相隣る
両層状組織部L間に存する等軸晶TiAl相γ′の集合
体とより構成される。各層状組織部LはTi3 Al相α
2およびTiAl相γを交互に析出させた構造を有す
る。中間体Iにおける層状組織部Lの体積分率Vfは2
0%以上(100%を含む)に制御される。
【0011】なお、熱処理温度T1 が、T1 <(T0
50)℃、またはT1 >T0 ℃では層状組織部Lの体積
分率Vfを制御することができない。また層状組織部L
の体積分率Vfが20%未満では、TiAl系金属間化
合物の延性を向上させることができなくなる。
【0012】最終工程である2次熱処理は加熱段階およ
び水またはガスによる冷却段階を含む。この場合、熱処
理温度T2 は1000℃≦T2 ≦1300℃に設定され
る。
【0013】図3は、TiAl系金属間化合物Imの金
属組織を模型的に示したもので、2次熱処理によって、
層状組織部LにおけるTi3 Al相α2 の量、したがっ
て体積分率Vfが0.05%以上、50%以下に減少す
るように制御される。この2次熱処理においては、層状
組織部Lの体積分率Vfは殆ど変化しない。
【0014】なお、熱処理温度T2 が、T2 <1000
℃では前記減少制御を行うことができず、一方、T2
1300℃になると、層状組織部Lの体積分率Vfが変
化してしまい、同様に前記減少制御を行うことができな
くなる。
【0015】前記のように、層状組織部Lの体積分率V
fを20%以上に、また層状組織部LにおけるTi3
l相α2 の体積分率Vfを0.05%以上、50%以下
にそれぞれ設定することにより、層状組織部Lによる延
性向上機能およびTi3 Al相α2 の減少制御に伴うT
iAl相γの強度向上機能を得て、優れた靱延性を有す
るTiAl系金属間化合物を得ることができる。
【0016】次に、TiAl系金属間化合物の具体的製
造例について説明する。 (a) 素材製造工程 純度99.5%のTi(スポンジチタン)と、純度9
9.99%Al(アルミニウムショット)とを、Al含
有量が47原子%となるように秤量し、その秤量物をプ
ラズマ溶解炉を用いて溶解することによりインゴットを
得た。そのインゴットを電極として使用し、PREP
(プラズマ回転電極法)の適用下、酸素濃度0.1重量
%以下の急冷凝固粉末を製造した。
【0017】急冷凝固粉末をTi製缶体に入れ、真空脱
ガス処理を行った後その缶体を封緘した。次いで、粉末
封入缶体に、1200℃、3時間、1500気圧の条件
下でHIP処理(熱間静水圧プレス処理)を施して、焼
結体よりなる47原子%Alの素材を得た。 (b) 1次熱処理工程 前記変態点T0 はAl量によって変化するが、47原子
%Alの素材では1380℃である。そこで、熱処理温
度T1 を1300℃、1330℃、1380℃、140
0℃に、また熱処理時間を24時間にそれぞれ設定し、
素材に1次熱処理を施して各種中間体を得た。
【0018】図4は、1次熱処理における熱処理時間と
層状組織部Lの体積分率Vfとの関係を示す。図中、各
線a〜dと熱処理温度との関係は表1の通りである。
【0019】
【表1】 図4から明らかなように、熱処理温度T1 を(T0 −5
0)℃≦T1 ≦T0 ℃の温度、したがって、線bの13
30℃および線cの1380℃に設定すると、熱処理時
間の経過に伴い層状組織部Lの体積分率Vfが明瞭に変
化するもので、これにより熱処理時間によって層状組織
部Lの体積分率Vfを制御することが可能となる。
【0020】線aで示すように、熱処理温度T1 を13
00℃に設定した場合には、熱処理時間の経過に伴う層
状組織部Lの体積分率Vfの変化が小さ過ぎるため、熱
処理時間による層状組織部Lの体積分率制御は不可能で
ある。一方、線dで示すように、熱処理温度T1 を14
00℃に設定した場合には、熱処理時間の経過に伴う層
状組織部Lの体積分率Vfの変化が大き過ぎるため、熱
処理時間10分間程度で体積分率Vfが100%に達し
てしまい、したがって熱処理時間による層状組織部Lの
体積分率制御は極めて難しい。 (c) 2次熱処理工程 中間体として、層状組織部Lの体積分率Vfが90%、
層状組織部LにおけるTi3 Al相α2 の体積分率Vf
が63%のものを選択した。この中間体は、図4、線b
において点eで示す1次熱処理、即ち、熱処理温度13
30℃、熱処理時間24時間、ガス冷却を経て得られた
ものである。
【0021】熱処理温度を、1000℃、1100℃、
1200℃、1300℃に、また熱処理時間を80時間
以内にそれぞれ設定し、中間体に2次熱処理を施して各
種TiAl系金属間化合物を得た。
【0022】図5は、2次熱処理における熱処理時間と
層状組織部LにおけるTi3 Al相α2 の体積分率Vf
との関係を示す。図中、各線f〜kと熱処理温度および
冷却方式との関係は表2の通りである。
【0023】
【表2】 図5から、熱処理時間の経過に伴い層状組織部Lにおけ
るTi3 Al相α2 の体積分率Vfが減少することが判
る。
【0024】次に、図5、線gで示す2次熱処理により
得られた各種TiAl系金属間化合物を選択し、それら
の靱延性を調べるため次のような常温曲げ試験を行っ
た。
【0025】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、それら測定値より曲げ伸び
を求めた。
【0026】図6は、層状組織部LにおけるTi3 Al
相α2 の体積分率Vfと曲げ伸びとの関係を示す。
【0027】図6から明らかなように、層状組織部Lの
体積分率Vfが90%において、層状組織部Lにおける
Ti3 Al相α2 の体積分率Vfを0.05%以上、5
0%以下に設定することにより、TiAl系金属間化合
物の曲げ伸びを0.5%以上に向上させて、その金属間
化合物に優秀な靱延性を具備させることができる。層状
組織部LにおけるTi3 Al相α2 の体積分率Vfは、
好ましくは20%前後である。
【0028】図7(a)は、本発明により得られたTi
Al系金属間化合物の金属組織を示す顕微鏡写真(10
0倍)であり、同図(b)は(a)の概略図である。
【0029】このTiAl系金属間化合物Imの製造条
件および特性は表3の通りである。
【0030】
【表3】
【0031】
【発明の効果】本発明によれば、前記のように特定され
た1次および2次熱処理を採用し、またそれら熱処理に
より逐次金属組織を改善することによって、優れた靱延
性を有するTiAl系金属間化合物を得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】素材の金属組織を示す概略図である。
【図2】中間体の金属組織を示す概略図である。
【図3】TiAl系金属間化合物の金属組織を示す概略
図である。
【図4】1次熱処理における熱処理時間と層状組織部の
体積分率との関係を示すグラフである。
【図5】2次熱処理における熱処理時間と層状組織部に
おけるTi3 Al相の体積分率との関係を示すグラフで
ある。
【図6】層状組織部におけるTi3 Al相の体積分率と
曲げ伸びとの関係を示すグラフである。
【図7】(a)はTiAl系金属間化合物の金属組織を
示す顕微鏡写真であり、(b)は(a)の概略図であ
る。
【符号の説明】
α2 Ti3 Al相 γ TiAl相 γ′ 等軸晶TiAl相 L 層状組織部 M 素材 I 中間体 Im TiAl系金属間化合物

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 相変化によってTi3 Al相α2 とTi
    Al相γとよりなる混相組織を生じるときの変態点をT
    0 ℃としたとき、熱処理温度T1 を(T0 −50)℃≦
    1 ≦T0 ℃に設定して、等軸晶TiAl相γ′を有す
    る素材Mに1次熱処理を施すことにより、Ti3 Al相
    α2 およびTiAl相γを交互に析出させた層状組織部
    Lを備えた中間体Iを製造し、次いで熱処理温度T2
    1000℃≦T2 ≦1300℃に設定して、前記中間体
    Iに2次熱処理を施すことにより、前記層状組織部Lに
    おけるTi3Al相α2 の量を制御することを特徴とす
    る高靱延性TiAl系金属間化合物の製造方法。
JP3250283A 1991-09-04 1991-09-04 高靱延性TiAl系金属間化合物の製造方法 Pending JPH0565563A (ja)

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