JPH0565571A - 高強度ＴｉＡｌ系金属間化合物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高強度なＴｉＡｌ系金属間化合物を提供す
る。 【構成】 主体部１の組成は４６原子％≦Ａｌ≦５０原
子％および残部Ｔｉである。主体部１と一体の表層部２
の組成は４２原子％≦Ａｌ≦４８原子％および残部Ｔｉ
であり、且つＴｉ含有量が主体部１のＴｉ含有量よりも
多くなるように設定されている。主体部１は表層部２よ
りもＡｌ含有量が多いことから良好な延性を示す。一
方、表層部２は主体部１よりもＴｉ含有量が多いことか
ら良好な常温強度を示す。これにより全体として高強度
化を達成したＴｉＡｌ系金属間化合物を提供することが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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。

【０００３】

【従来の技術】従来、前記ＴｉＡｌ系金属間化合物とし
ては、強度および延性を兼備させるため、４７原子％≦
Ａｌ≦４８原子％および残部Ｔｉといった組成を有する
ものが知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ＴｉＡｌ系金属間化合物は、その組成上、延性において
は良好な結果を示すものの、常温強度においては、やや
Ｔｉ含有量が不足することから、エンジン部品等の苛酷
な状況下で使用される部材の構造材料としては不十分で
ある、という問題がある。

【０００５】本発明は前記に鑑み、主体部を主として延
性向上組成とし、また主体部と一体の表層部を主として
強度向上組成とすることにより、全体として高強度化を
達成した前記ＴｉＡｌ系金属間化合物を提供することを
目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係るＴｉＡｌ系
金属間化合物は、主体部の組成が４６原子％≦Ａｌ≦５
０原子％および残部Ｔｉであり、前記主体部と一体の表
層部の組成が４２原子％≦Ａｌ≦４８原子％および残部
Ｔｉであり、且つＴｉ含有量が前記主体部のＴｉ含有量
よりも多くなるように設定されていることを特徴とす
る。

【０００７】

【実施例】図１は、本発明に係るＴｉＡｌ系金属間化合
物Ｉｍを示し、それは主体部１と、それと一体の表層部
２とよりなる。

【０００８】主体部１の組成は、４６原子％≦Ａｌ≦５
０原子％および残部Ｔｉであり、その金属組織はγ相
（ＴｉＡｌ相）である。

【０００９】表層部２の組成は、４２原子％≦Ａｌ≦４
８原子％および残部Ｔｉであり、且つＴｉ含有量が主体
部１のＴｉ含有量よりも多くなるように設定されてい
る。

【００１０】図２は、表層部２の金属組織を模型的に示
したもので、図２（ａ）は、金属組織がＴｉ₃ Ａｌ相
（α₂ 相）ｐ１とＴｉＡｌ相（γ相）ｐ２とを交互に積
層した層状組織Ｌの集合体である場合を、同図（ｂ）
は、金属組織がＴｉＡｌ相ｐ２に多数の層状組織Ｌを分
散させたものである場合を、同図（ｃ）は、金属組織が
α ₂ 等軸晶ｃ₁ とγ等軸晶ｃ₂ との集合体である場合を
それぞれ示す。

【００１１】前記のように構成すると、主体部１は表層
部２よりもＡｌ含有量が多いことから良好な延性を示
し、一方、表層部１は主体部２よりもＴｉ含有量が多
く、且つ前記のような金属組織を有することから良好な
常温強度を示す。

【００１２】これにより高強度なＴｉＡｌ系金属間化合
物が得られ、その高強度化は、主として表層部２側の強
度向上による。

【００１３】なお、主体部１においてＡｌ含有量が前記
範囲を逸脱すると、十分な延性が得られず、一方、表層
部２においてＡｌ含有量が前記範囲を逸脱すると、十分
な常温強度を得ることができない。

【００１４】次に、具体例について説明する。 （ａ） 原子％で、Ｔｉ₅₂Ａｌ₄₈の組成を有する粒径２
００μｍ以下の合金粉末を用い、加圧力４０００kgｆ／
cm² の条件下でＣＩＰ処理（冷間静水圧プレス処理）を
行うことにより、直径１０mm、長さ５０mmで相対密度７
５％以上の圧粉体を成形した。 （ｂ） 圧粉体を厚さ２mmの純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。 （ｃ） 圧粉体封入缶体に、１３００℃、３時間、１５
００kgｆ／cm² の条件下でＨＩＰ処理（熱間静水圧プレ
ス処理）を施して真密度の焼結体（ＴｉＡｌ系金属間化
合物）を得た。 （ｄ） 表層部のＴｉ含有量を主体部のそれよりも多く
するため、ＴｉＡｌ系金属間化合物に、真空中、１００
０℃、８〜７２時間の条件下で拡散熱処理を施して本発
明に係るＴｉＡｌ系金属間化合物を得た。

【００１５】図３は、ＴｉＡｌ系金属間化合物のＥＰＭ
Ａ（電子プローブマイクロアナライザ）による成分分析
結果を示す。図中、線ｘ₁ はＡｌ量に、また線ｘ₂ はＴ
ｉ量にそれぞれ該当する。表層部２よりも外側に存する
三層構造の被膜部３は機械加工によって除去される。

【００１６】図３から明らかなように、主体部１ではＡ
ｌ含有量が表層部２のそれよりも多く、一方、表層部２
ではＴｉ含有量が主体部１のそれよりも多いことが判
る。本実施例では、主体部１のＡｌ含有量は４８原子
％、Ｔｉ含有量は５２原子％であり、また表層部２のＡ
ｌ含有量は４５原子％、Ｔｉ含有量は５５％である。

【００１７】次に、ＴｉＡｌ系金属間化合物の強度を調
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（表層部側）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
ら測定値より曲げ強さを求めた。

【００１９】図４は、本発明に係るＴｉＡｌ系金属間化
合物と比較例との曲げ強さを示す。比較例は前記（ｃ）
工程で得られた焼結体に該当する。

【００２０】図４から明らかなように、本発明に係るＴ
ｉＡｌ系金属間化合物は比較例に比べて高強度であるこ
とが判る。

【００２１】図５は、Ａｌ含有量と、曲げによる真ひず
みおよび曲げ強さとの関係を示す。図中、線ｙ₁ は真ひ
ずみを示し、主体部１において、Ａｌ含有量を４６原子
％≦Ａｌ≦５０原子％に設定することによって延性を良
好にし得ることが判る。線ｙ ₂ は曲げ強さを示し、表層
部２において、Ａｌ含有量を４２原子％≦Ａｌ≦４８原
子％に設定することによって強度を向上させ得ることが
判る。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、前記のように主体部と
表層部との組成を特定することによって、高強度なＴｉ
Ａｌ系金属間化合物を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＴｉＡｌ系金属間化合物の概略断面図である。

【図２】金属組織の三例を示す概略図である。

【図３】ＴｉＡｌ系金属間化合物の成分分析結果を示す
グラフである。

【図４】本発明ＴｉＡｌ系金属間化合物と比較例との曲
げ強さを示すグラフである。

【図５】Ａｌ含有量と、曲げ強さおよび曲げによる真ひ
ずみとの関係を示すグラフである。

【符号の説明】

Ｉｍ ＴｉＡｌ系金属間化合物 １ 主体部 ２ 表層部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主体部の組成が４６原子％≦Ａｌ≦５０
   原子％および残部Ｔｉであり、前記主体部と一体の表層
   部の組成が４２原子％≦Ａｌ≦４８原子％および残部Ｔ
   ｉであり、且つＴｉ含有量が前記主体部のＴｉ含有量よ
   りも多くなるように設定されていることを特徴とする高
   強度ＴｉＡｌ系金属間化合物。