JPH0716764A - 接合用部材及びそれを用いた接合体 - Google Patents
接合用部材及びそれを用いた接合体Info
- Publication number
- JPH0716764A JPH0716764A JP22045693A JP22045693A JPH0716764A JP H0716764 A JPH0716764 A JP H0716764A JP 22045693 A JP22045693 A JP 22045693A JP 22045693 A JP22045693 A JP 22045693A JP H0716764 A JPH0716764 A JP H0716764A
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- Japan
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- joining member
- intermetallic compound
- based intermetallic
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- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】金属間化合物の接合を比較的低温で行ない、高
強度の接合体を得ることを主な目的とする。 【構成】Ｆｅ１〜２０ａｔ％、Ａｌ２０〜７５ａｔ％及
び残部Ｔｉからなる金属間化合物を主成分とする接合用
部材。
強度の接合体を得ることを主な目的とする。 【構成】Ｆｅ１〜２０ａｔ％、Ａｌ２０〜７５ａｔ％及
び残部Ｔｉからなる金属間化合物を主成分とする接合用
部材。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、接合用部材及びそれを
用いた接合体に関する。
用いた接合体に関する。
【０００２】
【従来技術とその課題】ＴｉＡｌ系金属間化合物は、通
常はプラズマアーク溶解、高周波溶解等により水冷銅る
つぼ、カルシアるつぼ中でチタンとアルミニウムとを溶
融合金化した後、鋳造して製造されている。しかし、Ｔ
ｉＡｌ系金属間化合物は、他の金属等に比して硬くて脆
いため、切削、切断等の機械加工が困難である。また、
プレス、鋳造等によって加工しようとする場合には１０
００℃以上で且つ不活性雰囲気下という過酷な条件が要
求される。このため、特に、大型部材又は複雑形状品の
製造は、溶接或いはろう付けによって製造されている。
常はプラズマアーク溶解、高周波溶解等により水冷銅る
つぼ、カルシアるつぼ中でチタンとアルミニウムとを溶
融合金化した後、鋳造して製造されている。しかし、Ｔ
ｉＡｌ系金属間化合物は、他の金属等に比して硬くて脆
いため、切削、切断等の機械加工が困難である。また、
プレス、鋳造等によって加工しようとする場合には１０
００℃以上で且つ不活性雰囲気下という過酷な条件が要
求される。このため、特に、大型部材又は複雑形状品の
製造は、溶接或いはろう付けによって製造されている。
【０００３】ところで、一般に、金属同士の接合方法と
しては、溶接、ろう付け及び拡散接合があり、現在では
Ｓｎ−Ｐｂ系、Ｃｕ−Ｐ系、Ａｌ−Ｓｉ系、Ｃｕ−Ｚｎ
系等のインサート金属（ろう材）を用いた接合方法も実
用化されている。他方、金属とセラミックスとの接合方
法としては、例えば、（ａ）高温高圧下での拡散による
固相接合法、（ｂ）Ｍｏ、Ｗの粉末にＭｎなどの粉末を
配合したペーストをセラミックス側に焼き付けた後、Ｎ
ｉ層を介在させてろう付けする方法、（ｃ）Ｔｉ、Ｚｒ
などの活性金属とＮｉ、Ｃｕ等とからなる合金によるろ
う付け法、（ｄ）低融点ガラスによる接合方法、（ｅ）
無機系・有機系接着剤による方法、（ｆ）金属と酸化物
との共晶反応を利用した接合方法などがある。
しては、溶接、ろう付け及び拡散接合があり、現在では
Ｓｎ−Ｐｂ系、Ｃｕ−Ｐ系、Ａｌ−Ｓｉ系、Ｃｕ−Ｚｎ
系等のインサート金属（ろう材）を用いた接合方法も実
用化されている。他方、金属とセラミックスとの接合方
法としては、例えば、（ａ）高温高圧下での拡散による
固相接合法、（ｂ）Ｍｏ、Ｗの粉末にＭｎなどの粉末を
配合したペーストをセラミックス側に焼き付けた後、Ｎ
ｉ層を介在させてろう付けする方法、（ｃ）Ｔｉ、Ｚｒ
などの活性金属とＮｉ、Ｃｕ等とからなる合金によるろ
う付け法、（ｄ）低融点ガラスによる接合方法、（ｅ）
無機系・有機系接着剤による方法、（ｆ）金属と酸化物
との共晶反応を利用した接合方法などがある。
【０００４】しかしながら、これらの接合方法は、金属
間化合物等の接合、殊にＴｉＡｌ系金属間化合物同士の
接合、或いはＴｉＡｌ系金属間化合物と他の金属又はセ
ラミックスとの接合等には適しておらず、アルミナと
鋼、ジルコニアとマグネシア、アルミナとＡｇ−Ｍｇ合
金などにおける接合例があるに過ぎない。
間化合物等の接合、殊にＴｉＡｌ系金属間化合物同士の
接合、或いはＴｉＡｌ系金属間化合物と他の金属又はセ
ラミックスとの接合等には適しておらず、アルミナと
鋼、ジルコニアとマグネシア、アルミナとＡｇ−Ｍｇ合
金などにおける接合例があるに過ぎない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、金属間化合
物等の接合をより低温で行なって高強度の接合体を得る
ことを主な目的とする。
物等の接合をより低温で行なって高強度の接合体を得る
ことを主な目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記従来技
術に鑑み、研究を重ねた結果、チタン、アルミニウム及
び鉄を含む特定組成の材料を中間層として用いて接合す
る場合には、金属間化合物等の接合を良好に行なえるこ
とを見出し、さらに上記材料は特に金属Ｔｉ、Ｔｉ合金
又はＴｉ系金属間化合物を好適に接合できることを見出
し、本発明を完成するに至った。
術に鑑み、研究を重ねた結果、チタン、アルミニウム及
び鉄を含む特定組成の材料を中間層として用いて接合す
る場合には、金属間化合物等の接合を良好に行なえるこ
とを見出し、さらに上記材料は特に金属Ｔｉ、Ｔｉ合金
又はＴｉ系金属間化合物を好適に接合できることを見出
し、本発明を完成するに至った。
【０００７】即ち、本発明は、Ｆｅ１〜２０ａｔ％、Ａ
ｌ２０〜７５ａｔ％及び残部Ｔｉからなる金属間化合物
を主成分とする接合用部材に係るものである。
ｌ２０〜７５ａｔ％及び残部Ｔｉからなる金属間化合物
を主成分とする接合用部材に係るものである。
【０００８】以下、本発明について詳細に説明する。
【０００９】本発明の接合用部材は、Ｆｅ１〜２０ａｔ
％、Ａｌ２０〜７５ａｔ％及び残部Ｔｉからなる金属間
化合物を主成分とするものである。各成分が上記数値範
囲を外れると接合体の滲み出し、抗折強度の低下等が起
こるので好ましくない。
％、Ａｌ２０〜７５ａｔ％及び残部Ｔｉからなる金属間
化合物を主成分とするものである。各成分が上記数値範
囲を外れると接合体の滲み出し、抗折強度の低下等が起
こるので好ましくない。
【００１０】上記接合用部材の製造法としては、例え
ば、先ず通常のＡｌ原料とＴｉ原料とを用いてＴｉＡｌ
系金属間化合物の粉末を調製する。この粉末は、好まし
くは反応性ガス（酸素、窒素、水素、炭酸ガス等）を含
まない不活性ガス雰囲気下、不活性アトマイズ法、回転
電極法、自己燃焼合成法、メカニカルアイロイング等の
方法により、必要に応じて粉砕して調製することができ
る。上記粉末の粒径は通常５０μｍ程度以下であれば良
い。次いで、ＴｉＡｌ系金属間化合物粉末にＦｅ粉末を
添加・混合する。添加するＦｅ粉末の粒径も通常５０μ
ｍ程度以下であれば良い。Ｆｅ粉末の添加時期は、溶解
時又は粉砕時のいずれであっても良い。混合はＶブレン
ダー、アトライター等により常法に従って行なえば良
い。Ｆｅが添加されたＴｉＡｌ系金属間化合物粉末は、
接合使用前の状態としては、ＴｉＡｌ系金属間化合物と
Ｆｅとが合金化した状態、或いは単にＦｅ粉末が配合さ
れた状態のいずれの状態であっても良い。なお、合金化
は、接合時の加熱拡散によって行なうことができる。
ば、先ず通常のＡｌ原料とＴｉ原料とを用いてＴｉＡｌ
系金属間化合物の粉末を調製する。この粉末は、好まし
くは反応性ガス（酸素、窒素、水素、炭酸ガス等）を含
まない不活性ガス雰囲気下、不活性アトマイズ法、回転
電極法、自己燃焼合成法、メカニカルアイロイング等の
方法により、必要に応じて粉砕して調製することができ
る。上記粉末の粒径は通常５０μｍ程度以下であれば良
い。次いで、ＴｉＡｌ系金属間化合物粉末にＦｅ粉末を
添加・混合する。添加するＦｅ粉末の粒径も通常５０μ
ｍ程度以下であれば良い。Ｆｅ粉末の添加時期は、溶解
時又は粉砕時のいずれであっても良い。混合はＶブレン
ダー、アトライター等により常法に従って行なえば良
い。Ｆｅが添加されたＴｉＡｌ系金属間化合物粉末は、
接合使用前の状態としては、ＴｉＡｌ系金属間化合物と
Ｆｅとが合金化した状態、或いは単にＦｅ粉末が配合さ
れた状態のいずれの状態であっても良い。なお、合金化
は、接合時の加熱拡散によって行なうことができる。
【００１１】上記のＴｉＡｌ系金属間化合物粉末からな
る本発明接合用部材は、そのままの状態で使用できるの
は勿論、バインダーを配合してペースト状としたり、プ
レス成形等により固化成形して板状、線状等としたり、
或いは予め焼結した状態とする等各種形態で用いること
ができる。
る本発明接合用部材は、そのままの状態で使用できるの
は勿論、バインダーを配合してペースト状としたり、プ
レス成形等により固化成形して板状、線状等としたり、
或いは予め焼結した状態とする等各種形態で用いること
ができる。
【００１２】接合に際しては、被接合体の間に中間層と
して本発明接合用部材を存在させる。被接合体としては
金属間化合物であれば特に制限されないが、特に金属Ｔ
ｉ、Ｔｉ合金、Ｔｉ系金属間化合物（ＴｉＮ、ＴｉＣ、
ＴｉＢ、ＴｉＢ２等）等が好ましく、この中でも特にＴ
ｉＡｌ系の金属間化合物を好適に接合できる。上記接合
用部材を被接合体の両者又は一方の表面上に存在させる
場合、蒸着、スパッター法等の薄膜形成方法によって中
間層を設けることも可能である。次いで、被接合体間に
接合用部材を存在させた状態で通常１０００〜１４００
℃、好ましくは１１００℃〜１２５０℃で加熱処理して
焼結・拡散させることによって接合を行なう。
して本発明接合用部材を存在させる。被接合体としては
金属間化合物であれば特に制限されないが、特に金属Ｔ
ｉ、Ｔｉ合金、Ｔｉ系金属間化合物（ＴｉＮ、ＴｉＣ、
ＴｉＢ、ＴｉＢ２等）等が好ましく、この中でも特にＴ
ｉＡｌ系の金属間化合物を好適に接合できる。上記接合
用部材を被接合体の両者又は一方の表面上に存在させる
場合、蒸着、スパッター法等の薄膜形成方法によって中
間層を設けることも可能である。次いで、被接合体間に
接合用部材を存在させた状態で通常１０００〜１４００
℃、好ましくは１１００℃〜１２５０℃で加熱処理して
焼結・拡散させることによって接合を行なう。
【００１３】
【発明の効果】本発明接合用部材によれば、約１０００
℃以上の温度で液相が現れ、原子の拡散が著しく活発化
するため、比較的低温で且つ短時間で接合を行なうこと
できる。このため、接合部近傍の被接合体の組織変化を
避けることも可能となる。
℃以上の温度で液相が現れ、原子の拡散が著しく活発化
するため、比較的低温で且つ短時間で接合を行なうこと
できる。このため、接合部近傍の被接合体の組織変化を
避けることも可能となる。
【００１４】また、接合後の中間層はボイド等の欠陥が
ほとんどなく高密度であるので、優れた接合強度を発揮
することができる。
ほとんどなく高密度であるので、優れた接合強度を発揮
することができる。
【００１５】
【実施例】以下に実施例および比較例を示し、本発明の
特徴とするところをより一層明確にする。
特徴とするところをより一層明確にする。
【００１６】実施例１ 表１のような組成の粉末を厚さ０．３ｍｍ、密度７０％
となるようにプレス成形して本発明接合用部材とした。
これらの接合用部材を用い、２つの直径３０ｍｍ×長さ
２０ｍｍのＴｉＡｌ系金属間化合物（組成；Ｔｉ５０Ａ
ｌ５０）の塊の間に挟み、垂直に立てて置き、Ａｒ雰囲
気下で１２５０℃の熱処理を行なって接合した。得られ
た接合体を接合面に対して垂直方向に試験片を切り出
し、接合強度（抗折強度）を測定した。なお、測定方法
はＪＩＳ １６０１に準じて、試験片サイズ：３ｍｍ×
４ｍｍ×４０ｍｍ、スパン間距離：３０ｍｍで３点曲げ
試験により測定を行なった。その試験結果も表１に示
す。また、試料４の接合界面の状態の光学顕微鏡による
観察結果及び中間層の示差熱分析（ＤＴＡ）の結果を図
１及び図２にそれぞれ示す。
となるようにプレス成形して本発明接合用部材とした。
これらの接合用部材を用い、２つの直径３０ｍｍ×長さ
２０ｍｍのＴｉＡｌ系金属間化合物（組成；Ｔｉ５０Ａ
ｌ５０）の塊の間に挟み、垂直に立てて置き、Ａｒ雰囲
気下で１２５０℃の熱処理を行なって接合した。得られ
た接合体を接合面に対して垂直方向に試験片を切り出
し、接合強度（抗折強度）を測定した。なお、測定方法
はＪＩＳ １６０１に準じて、試験片サイズ：３ｍｍ×
４ｍｍ×４０ｍｍ、スパン間距離：３０ｍｍで３点曲げ
試験により測定を行なった。その試験結果も表１に示
す。また、試料４の接合界面の状態の光学顕微鏡による
観察結果及び中間層の示差熱分析（ＤＴＡ）の結果を図
１及び図２にそれぞれ示す。
【００１７】
【表１】 表１の結果より、中間層にＴｉ５０Ａｌ５０を使用した
場合に比べ、Ｆｅを１ａｔ％以上添加した本発明接合用
部材を用いたものは接合強度が優れ、特に２ａｔ％以上
添加した場合は母相強度（７１ｋｇ／ｍｍ２）以上の接
合強度が得られることがわかる。また、図１より、接合
界面は２００μｍの拡散層と３００μｍの接合層からな
り、その界面にはボイド等の欠陥が殆どないことがわか
る。
場合に比べ、Ｆｅを１ａｔ％以上添加した本発明接合用
部材を用いたものは接合強度が優れ、特に２ａｔ％以上
添加した場合は母相強度（７１ｋｇ／ｍｍ２）以上の接
合強度が得られることがわかる。また、図１より、接合
界面は２００μｍの拡散層と３００μｍの接合層からな
り、その界面にはボイド等の欠陥が殆どないことがわか
る。
【００１８】実施例２ 平均粒径１０μｍのＴｉ５０Ａｌ５０の組成の粉末に平
均粒径５μｍのＦｅ粉末を５ａｔ％配合し、Ｖブレンダ
ー及びアトライターにより混合し、プレス成形した後、
実施例１と同様の方法で接合を行なった。得られた接合
体につき実施例１と同様にして接合強度（抗折強度）を
測定した。その結果を表２に示す。
均粒径５μｍのＦｅ粉末を５ａｔ％配合し、Ｖブレンダ
ー及びアトライターにより混合し、プレス成形した後、
実施例１と同様の方法で接合を行なった。得られた接合
体につき実施例１と同様にして接合強度（抗折強度）を
測定した。その結果を表２に示す。
【００１９】
【表２】 表２より、接合強度はＴｉ５０Ａｌ５０組成の母相強度
以上の強度が得られることがわかる。
以上の強度が得られることがわかる。
【００２０】実施例３ 平均粒径１５μｍのＴｉ５０Ａｌ４５Ｆｅ５粉末を用
い、表３に示す各種方法でシート状に成形し、これを中
間層として用いて接合を行なった。得られた接合体につ
き実施例１と同様にして接合強度（抗折強度）を測定し
た。その結果を表３に示す。
い、表３に示す各種方法でシート状に成形し、これを中
間層として用いて接合を行なった。得られた接合体につ
き実施例１と同様にして接合強度（抗折強度）を測定し
た。その結果を表３に示す。
【００２１】
【表３】 表３より、接合強度はＴｉ５０Ａｌ５０組成の母相強度
以上の強度が得られることがわかる。
以上の強度が得られることがわかる。
【図１】実施例１の試料４における中間層の接合界面の
金属組織を示す光学顕微鏡写真である。
金属組織を示す光学顕微鏡写真である。
【図２】実施例１の試料４における中間層の示差熱分析
（ＤＴＡ）結果である。
（ＤＴＡ）結果である。
Claims (5)
- 【請求項１】Ｆｅ１〜２０ａｔ％、Ａｌ２０〜７５ａｔ
％及び残部Ｔｉからなる金属間化合物を主成分とする接
合用部材。 - 【請求項２】金属Ｔｉ、Ｔｉ合金又はＴｉ系金属間化合
物を接合するための請求項１記載の接合用部材。 - 【請求項３】ＴｉＡｌ系金属間化合物を接合するための
請求項１記載の接合用部材。 - 【請求項４】金属Ｔｉ、Ｔｉ合金又はＴｉ系金属間化合
物のうちの同種又は異種が互いに請求項１記載の接合用
部材により接合された接合体。 - 【請求項５】ＴｉＡｌ系金属間化合物同士が請求項１記
載の接合用部材により接合された接合体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22045693A JPH0716764A (ja) | 1993-07-02 | 1993-07-02 | 接合用部材及びそれを用いた接合体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22045693A JPH0716764A (ja) | 1993-07-02 | 1993-07-02 | 接合用部材及びそれを用いた接合体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0716764A true JPH0716764A (ja) | 1995-01-20 |
Family
ID=16751407
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22045693A Pending JPH0716764A (ja) | 1993-07-02 | 1993-07-02 | 接合用部材及びそれを用いた接合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0716764A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3326746A1 (en) * | 2016-11-25 | 2018-05-30 | Helmholtz-Zentrum Geesthacht Zentrum für Material- und Küstenforschung GmbH | Method for joining and/or repairing substrates of titanium aluminide alloys |
| JP2020139176A (ja) * | 2019-02-26 | 2020-09-03 | 東邦チタニウム株式会社 | 鋳造合金、母合金粉末の製造方法、および母合金粉末 |
-
1993
- 1993-07-02 JP JP22045693A patent/JPH0716764A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3326746A1 (en) * | 2016-11-25 | 2018-05-30 | Helmholtz-Zentrum Geesthacht Zentrum für Material- und Küstenforschung GmbH | Method for joining and/or repairing substrates of titanium aluminide alloys |
| WO2018096069A1 (en) * | 2016-11-25 | 2018-05-31 | Helmholtz-Zentrum Geesthacht Zentrum für Material-und Küstenforschung GmbH | Method for joining and/or repairing substrates of titanium aluminide alloys |
| WO2018096068A1 (en) * | 2016-11-25 | 2018-05-31 | Helmholtz-Zentrum Geesthacht Zentrum für Material-und Küstenforschung GmbH | Method for joining and/or repairing substrates of titanium aluminide alloys |
| JP2020139176A (ja) * | 2019-02-26 | 2020-09-03 | 東邦チタニウム株式会社 | 鋳造合金、母合金粉末の製造方法、および母合金粉末 |
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