JPH0565576A - High toughness ductile TiAl intermetallic compound - Google Patents
High toughness ductile TiAl intermetallic compoundInfo
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- JPH0565576A JPH0565576A JP25028291A JP25028291A JPH0565576A JP H0565576 A JPH0565576 A JP H0565576A JP 25028291 A JP25028291 A JP 25028291A JP 25028291 A JP25028291 A JP 25028291A JP H0565576 A JPH0565576 A JP H0565576A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 靱延性の優れたTiAl系金属間化合物を提
供する。
【構成】 金属組織が、熱処理TiAl相γと初析Ti
Al相γ′とより構成される。TiAl系金属間化合物
の靱延性に悪影響を与える初析TiAl相γ′の体積分
率Vfを40%以下に設定する。
(57) [Summary] [Object] To provide a TiAl-based intermetallic compound having excellent toughness and ductility. [Structure] Metallographic structure consists of heat treated TiAl phase γ and pro-eutectoid Ti
It is composed of Al phase γ ′. The volume fraction Vf of the pro-eutectoid TiAl phase γ ', which adversely affects the toughness and ductility of the TiAl-based intermetallic compound, is set to 40% or less.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は高靱延性TiAl系金属
間化合物に関する。FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a high toughness ductile TiAl-based intermetallic compound.
【0002】[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。2. Description of the Related Art TiAl-based intermetallic compounds have been attracting attention as structural materials for engine parts and the like because they are lightweight and have excellent heat resistance.
【0003】[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、常温延性が低いために加工
性が悪く、その上、製品化しても靱性が低いために実用
性が乏しい、といった問題がある。However, the conventional TiAl intermetallic compound has poor workability due to low room temperature ductility, and has poor practicability due to low toughness even when commercialized. There is.
【0004】本発明は、金属組織を改善することによっ
て靱延性を向上させた前記TiAl系金属間化合物を提
供することを目的とする。An object of the present invention is to provide the TiAl-based intermetallic compound having improved toughness and ductility by improving the metal structure.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明は、金属組織を、
熱処理TiAl相γと初析TiAl相γ′とより構成し
たTiAl系金属間化合物であって、前記初析TiAl
相γ′の体積分率Vfを40%以下に設定したことを特
徴とする。The present invention provides a metallographic structure
A TiAl-based intermetallic compound composed of a heat-treated TiAl phase γ and a pro-eutectoid TiAl phase γ ′, wherein the pro-eutectoid TiAl
It is characterized in that the volume fraction Vf of the phase γ'is set to 40% or less.
【0006】本発明は、金属組織を、マトリックス相M
とそのマトリックス相Mに分散する初析TiAl相γ′
とより構成し、前記マトリックス相Mは熱処理TiAl
相γおよびTi3 Al相α2 を有するTiAl系金属間
化合物であって、前記金属組織全体における初析TiA
l相γ′の体積分率Vfを40%以下に設定し、また前
記マトリックス相MにおけるTi3 Al相α2 の体積分
率Vfを50%以下に設定したことを特徴とする。In the present invention, the metal structure is changed to the matrix phase M.
And its pro-eutectoid TiAl phase γ ′ dispersed in its matrix phase M
And the matrix phase M is heat treated TiAl.
A TiAl-based intermetallic compound having a phase γ and a Ti 3 Al phase α 2, which is a pro-eutectoid TiA in the entire metallic structure.
It is characterized in that the volume fraction Vf of the l-phase γ'is set to 40% or less, and the volume fraction Vf of the Ti 3 Al phase α 2 in the matrix phase M is set to 50% or less.
【0007】[0007]
【実施例】図1は、TiAl系金属間化合物の金属組織
の一例を示す。EXAMPLE FIG. 1 shows an example of the metallographic structure of a TiAl-based intermetallic compound.
【0008】その金属組織は、マトリックス相Mとその
マトリックス相Mに分散する初析TiAl相γ′とより
構成される。マトリックス相Mは熱処理TiAl相γお
よびTi3 Al相α2 を有する。The metal structure is composed of a matrix phase M and a pro-eutectoid TiAl phase γ'dispersed in the matrix phase M. The matrix phase M has a heat treated TiAl phase γ and a Ti 3 Al phase α 2 .
【0009】初析TiAl相γ′は、溶融状態からの冷
却過程で析出するもので、Al濃度が熱処理TiAl相
γに比べて高い。この高Al濃度に起因して初析TiA
l相γ′は脆性を有し、TiAl系金属間化合物の靱延
性に悪影響を与える。The pro-eutectoid TiAl phase γ'precipitates in the cooling process from the molten state and has a higher Al concentration than the heat-treated TiAl phase γ. Due to this high Al concentration, pro-eutectoid TiA
The l-phase γ'has brittleness and adversely affects the toughness and ductility of the TiAl-based intermetallic compound.
【0010】そこで、本発明は、金属組織全体における
初析TiAl相γ′の体積分率Vfを40%以下に設定
するものである。Therefore, the present invention sets the volume fraction Vf of the pro-eutectoid TiAl phase γ'in the entire metallic structure to 40% or less.
【0011】またマトリックス相MにおけるTi3 Al
相α2 は、初析TiAl相γ′と相関してTiAl系金
属間化合物の靱延性に悪影響を与える。一方、熱処理T
iAl相γはTi濃度が初析TiAl相γ′に比べて高
く、したがって靱延性を有する。In addition, Ti 3 Al in the matrix phase M
The phase α 2 correlates with the pro-eutectoid TiAl phase γ ′ and adversely affects the toughness and ductility of the TiAl-based intermetallic compound. On the other hand, heat treatment T
The iAl phase γ has a higher Ti concentration than the pro-eutectoid TiAl phase γ ′, and therefore has tough ductility.
【0012】そこで、本発明は、マトリックス相Mにお
けるTi3 Al相α2 の体積分率Vfを50%以下に設
定するものである。Therefore, the present invention sets the volume fraction Vf of the Ti 3 Al phase α 2 in the matrix phase M to 50% or less.
【0013】このように、初析TiAl相γ′およびT
i3 Al相α2 の両体積分率Vfを設定すると、TiA
l系金属間化合物の靱延性を向上させることができる。
ただし、初析TiAl相γ′の体積分率Vfが40%を
超え、またTi3 Al相α2 の体積分率Vfが50%を
超えると、TiAl系金属間化合物の靱延性が低下す
る。Thus, the pro-eutectoid TiAl phases γ'and T
If both volume fractions Vf of i 3 Al phase α 2 are set, TiA
The toughness and ductility of the l-based intermetallic compound can be improved.
However, if the volume fraction Vf of the pro-eutectoid TiAl phase γ'exceeds 40% and the volume fraction Vf of the Ti 3 Al phase α 2 exceeds 50%, the ductility of the TiAl-based intermetallic compound decreases.
【0014】前記のような金属組織は、Al含有量、第
3元素の添加量、熱処理条件等を適宜調整することによ
って得られる。The metal structure as described above can be obtained by appropriately adjusting the Al content, the addition amount of the third element, the heat treatment conditions and the like.
【0015】図2は、TiAl系金属間化合物の金属組
織の他例を示す。FIG. 2 shows another example of the metallographic structure of the TiAl intermetallic compound.
【0016】その金属組織は、熱処理TiAl相γと初
析TiAl相γ′とより構成される。この場合、初析T
iAl相γ′の体積分率Vfは40%以下に設定され
る。The metallic structure is composed of a heat-treated TiAl phase γ and a pro-eutectoid TiAl phase γ '. In this case,
The volume fraction Vf of the iAl phase γ'is set to 40% or less.
【0017】このように初析TiAl相γ′の体積分率
Vfを設定すると、TiAl系金属間化合物の靱延性を
向上させることができる。ただし、初析TiAl相γ′
の体積分率Vfが40%を超えると、TiAl系金属間
化合物の靱延性が低下する。By setting the volume fraction Vf of the pro-eutectoid TiAl phase γ'in this way, the toughness and ductility of the TiAl-based intermetallic compound can be improved. However, the pro-eutectoid TiAl phase γ ′
If the volume fraction Vf of the above exceeds 40%, the toughness and ductility of the TiAl-based intermetallic compound decreases.
【0018】次に、TiAl系金属間化合物の具体例に
ついて説明する。Next, specific examples of the TiAl-based intermetallic compound will be described.
【0019】先ず、次のような方法によって各種TiA
l系金属間化合物を製造した。First, various TiAs are prepared by the following method.
An l-based intermetallic compound was produced.
【0020】純度99.7%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)
とを目標組成に秤量して素材を得た。この素材の組成
は、原子%で、Ti53Al47である。次いで素材を非消
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、100
0〜1400℃、10〜72時間、真空中、の条件下で
熱処理を施して、TiAl系金属間化合物を得た。Ti (sponge titanium) having a purity of 99.7%
And Al with 99.99% purity (aluminum shot)
And were weighed to the target composition to obtain the material. The composition of this material is Ti 53 Al 47 in atomic%. Next, the material was melted in an Ar atmosphere using a non-consumable arc melting furnace to obtain an ingot. Then in the ingot, 100
Heat treatment was performed under vacuum conditions at 0 to 1400 ° C. for 10 to 72 hours to obtain a TiAl-based intermetallic compound.
【0021】図3(a)は、Ti53Al47(数値は原子
%)の組成を有するTiAl系金属間化合物の金属組織
を示す顕微鏡写真(500倍)であり、同図(b)は
(a)の要部概略図である。FIG. 3 (a) is a photomicrograph (500 times) showing the metal structure of a TiAl-based intermetallic compound having a composition of Ti 53 Al 47 (numerical value is atomic%), and FIG. It is a principal part schematic diagram of a).
【0022】この金属組織全体における初析TiAl相
γ′の体積分率Vfは20%、マトリックス相Mにおけ
るTi3 Al相α2 の体積分率Vfは10%である。The volume fraction Vf of the pro-eutectoid TiAl phase γ'in the entire metal structure is 20%, and the volume fraction Vf of the Ti 3 Al phase α 2 in the matrix phase M is 10%.
【0023】TiAl系金属間化合物の靱延性を調べる
ため、次のような常温曲げ試験を行った。In order to investigate the toughness and ductility of the TiAl intermetallic compound, the following room temperature bending test was conducted.
【0024】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。From the above-mentioned intermetallic compound, length 3 mm, width 4 mm,
A test piece having a length of 37 mm was manufactured, and a 4-point bending test (JIS R 1601) was performed on the test piece. In this test, set the crosshead speed to 0.5 mm / min,
The strain and rolling load by the strain gauge attached to the stretch side of the test piece were measured, and the bending elongation was determined from the measured values.
【0025】図4は、初析TiAl相γ′の体積分率V
fと曲げ伸びとの関係を示す。FIG. 4 shows the volume fraction V of the pro-eutectoid TiAl phase γ '.
The relationship between f and bending elongation is shown.
【0026】図中、線aはTi3 Al相α2 の体積分率
Vfがゼロ、したがって金属組織が、図2に示すよう
に、熱処理TiAl相γと初析TiAl相γ′とより構
成される場合である。線bはTi3 Al相α2 のVfが
30%の場合に、線cは同Vfが50%の場合に、線d
は同Vfが60%の場合にそれぞれ該当する。したがっ
て線b〜dにおける金属組織は、図1,図3に示すよう
に熱処理TiAl相γと、初析TiAl相γ′と、Ti
3 Al相α2 とより構成される。In the figure, the line a shows that the volume fraction Vf of the Ti 3 Al phase α 2 is zero, and therefore the metallographic structure is composed of the heat treated TiAl phase γ and the proeutectoid TiAl phase γ ', as shown in FIG. This is the case. The line b is the line d when the Vf of the Ti 3 Al phase α 2 is 30%, and the line c is the line d when the Vf is 50%.
Correspond to the case where the same Vf is 60%. Therefore, as shown in FIGS. 1 and 3, the metallographic structures along the lines b to d are the heat-treated TiAl phase γ, the pro-eutectoid TiAl phase γ ′, and the Ti
3 Al phase α 2 and.
【0027】線aおよび線b,cから明らかなように、
Ti3 Al相α2 の体積分率Vf一定において、初析T
iAl相γ′の体積分率Vfが増加すると、TiAl系
金属間化合物の靱延性が低下するが、Ti3 Al相α2
の体積分率Vf50%以下(ゼロを含む)においては、
初析TiAl相γ′の体積分率Vfを40%以下に設定
することによって、TiAl系金属間化合物の靱延性を
向上させることができる。As is clear from the line a and the lines b and c,
When the volume fraction Vf of the Ti 3 Al phase α 2 is constant, the pro-eutectoid T
When the volume fraction Vf of the iAl phase γ ′ increases, the toughness and ductility of the TiAl-based intermetallic compound decreases, but the Ti 3 Al phase α 2
When the volume fraction of Vf is 50% or less (including zero),
By setting the volume fraction Vf of the pro-eutectoid TiAl phase γ'to 40% or less, the toughness and ductility of the TiAl-based intermetallic compound can be improved.
【0028】線dの場合は、Ti3 Al相α2 の体積分
率Vfが50%を超えているので、初析TiAl相γ′
の体積分率Vfを40%以下に設定してもTiAl系金
属間化合物の靱延性を向上させることができない。In the case of the line d, since the volume fraction Vf of the Ti 3 Al phase α 2 exceeds 50%, the pro-eutectoid TiAl phase γ '
Even if the volume fraction Vf is set to 40% or less, the toughness and ductility of the TiAl-based intermetallic compound cannot be improved.
【0029】図5は、Ti3 Al相α2 の体積分率Vf
と曲げ伸びとの関係を示す。FIG. 5 shows the volume fraction Vf of the Ti 3 Al phase α 2.
And the bending elongation.
【0030】図中、線fは初析TiAl相γ′の体積分
率Vfが10%の場合に、線gは同Vfが40%の場合
に、線hは同Vfが50%の場合にそれぞれ該当する。In the figure, the line f indicates that the volume fraction Vf of the pro-eutectoid TiAl phase γ'is 10%, the line g indicates that the Vf is 40%, and the line h indicates that the Vf is 50%. Applicable to each
【0031】線f,gから明らかなように、初析TiA
l相γ′の体積分率Vf一定において、Ti3 Al相α
2 の体積分率Vfが増加すると、TiAl系金属間化合
物の靱延性が低下するが、初析TiAl相γ′の体積分
率Vf40%以下においては、Ti3 Al相α2 の体積
分率Vfを50%以下(ゼロを含む)に設定することに
よって、TiAl系金属間化合物の靱延性を向上させる
ことができる。As is clear from the lines f and g, the pro-eutectoid TiA
When the volume fraction Vf of the l phase γ ′ is constant, the Ti 3 Al phase α
When the volume fraction Vf of 2 increases, the toughness and ductility of the TiAl-based intermetallic compound decreases, but when the volume fraction Vf of the proeutectoid TiAl phase γ ′ is 40% or less, the volume fraction Vf of the Ti 3 Al phase α 2 is Vf. Is set to 50% or less (including zero), the toughness and ductility of the TiAl-based intermetallic compound can be improved.
【0032】線hから明らかなように、初析TiAl相
γ′の体積分率Vfが50%、またはそれを超えると、
Ti3 Al相α2 の体積分率Vfを変えてもTiAl系
金属間化合物の靱延性は変化せず、しかも低い値を示す
ことが判る。As is apparent from the line h, when the volume fraction Vf of the pro-eutectoid TiAl phase γ'is 50% or more,
It can be seen that the toughness and ductility of the TiAl-based intermetallic compound does not change even if the volume fraction Vf of the Ti 3 Al phase α 2 is changed, and it shows a low value.
【0033】なお、TiおよびAlの外に、必要に応じ
て第3元素が用いられる。In addition to Ti and Al, a third element is used if necessary.
【0034】[0034]
【発明の効果】本発明によれば、金属組織において、初
析TiAl相の体積分率Vfを前記のように特定する
か、または初析TiAl相およびTi3 Al相の体積分
率Vfを前記のように特定することによって、優れた靱
延性を有するTiAl系金属間化合物を提供することが
できる。According to the present invention, in the metallographic structure, the volume fraction Vf of the pro-eutectoid TiAl phase is specified as described above, or the volume fraction Vf of the pro-eutectoid TiAl phase and the Ti 3 Al phase is defined as above. By specifying as described above, it is possible to provide a TiAl-based intermetallic compound having excellent toughness and ductility.
【図1】TiAl系金属間化合物の金属組織の一例を示
す概略図である。FIG. 1 is a schematic view showing an example of a metallographic structure of a TiAl-based intermetallic compound.
【図2】TiAl系金属間化合物の金属組織の他例を示
す概略図である。FIG. 2 is a schematic view showing another example of the metal structure of a TiAl-based intermetallic compound.
【図3】(a)はTiAl系金属間化合物の金属組織の
一例を示す顕微鏡写真であり、(b)は(a)の要部概
略図である。FIG. 3A is a micrograph showing an example of a metallographic structure of a TiAl-based intermetallic compound, and FIG. 3B is a schematic view of a main part of FIG.
【図4】初析TiAl相γ′の体積分率Vfと曲げ伸び
との関係を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing a relationship between volume fraction Vf of proeutectoid TiAl phase γ ′ and bending elongation.
【図5】Ti3 Al相α2 の体積分率Vfと曲げ伸びと
の関係を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing the relationship between the volume fraction Vf of Ti 3 Al phase α 2 and bending elongation.
α2 Ti3 Al相 γ 熱処理TiAl相 γ′ 初析TiAl相 M マトリックス相α 2 Ti 3 Al phase γ Heat treated TiAl phase γ'Eutectoid TiAl phase M Matrix phase
Claims (2)
TiAl相γ′とより構成したTiAl系金属間化合物
であって、前記初析TiAl相γ′の体積分率Vfを4
0%以下に設定したことを特徴とする高靱延性TiAl
系金属間化合物。1. A TiAl-based intermetallic compound having a metal structure composed of a heat-treated TiAl phase γ and a pro-eutectoid TiAl phase γ ', wherein the volume fraction Vf of the pro-eutectoid TiAl phase γ'is 4
High tough ductility TiAl characterized by being set to 0% or less
Intermetallic compounds.
トリックス相Mに分散する初析TiAl相γ′とより構
成し、前記マトリックス相Mは熱処理TiAl相γおよ
びTi3 Al相α2 を有するTiAl系金属間化合物で
あって、前記金属組織全体における初析TiAl相γ′
の体積分率Vfを40%以下に設定し、また前記マトリ
ックス相MにおけるTi3 Al相α2 の体積分率Vfを
50%以下に設定したことを特徴とする高靱延性TiA
l系金属間化合物。2. A metallographic structure comprising a matrix phase M and a pro-eutectoid TiAl phase γ'dispersed in the matrix phase M, said matrix phase M comprising TiAl having a heat treated TiAl phase γ and a Ti 3 Al phase α 2. Is a system-based intermetallic compound and is a pro-eutectoid TiAl phase γ ′ in the entire metallic structure.
Of the Ti 3 Al phase α 2 in the matrix phase M is set to 50% or less, and the high toughness ductile TiA is characterized by being set to 50% or less.
l-based intermetallic compound.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25028291A JPH0565576A (en) | 1991-09-04 | 1991-09-04 | High toughness ductile TiAl intermetallic compound |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25028291A JPH0565576A (en) | 1991-09-04 | 1991-09-04 | High toughness ductile TiAl intermetallic compound |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0565576A true JPH0565576A (en) | 1993-03-19 |
Family
ID=17205584
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25028291A Pending JPH0565576A (en) | 1991-09-04 | 1991-09-04 | High toughness ductile TiAl intermetallic compound |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0565576A (en) |
-
1991
- 1991-09-04 JP JP25028291A patent/JPH0565576A/en active Pending
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