JPH08100229A

JPH08100229A - 焼結Ｔｉ合金および焼結Ｔｉ合金製コネクティング・ロッド

Info

Publication number: JPH08100229A
Application number: JP23911194A
Authority: JP
Inventors: Shigehisa Seya; 茂久瀬谷; Ryuji Soga; 龍司曽我; Hiroto Shoji; 広人庄子; Takashi Kihara; 貴司木原
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1994-10-03
Filing date: 1994-10-03
Publication date: 1996-04-16

Abstract

(57)【要約】【目的】延性および強度に優れた焼結Ｔｉ合金、および
軽量化並びに薄肉化が容易に可能な焼結Ｔｉ合金製コネ
クティング・ロッドを提供する。【構成】２重量％以上８重量％以下のＡｌと、２重量％
以上６重量％以下のＶと、２重量％以上８重量％以下の
Ｃｏと、全体の重量に対して０．０１重量％以上０．３
重量％以下のＢが含有されるＣｒ−Ｂ系金属化合物と、
両者の総重量％が２重量％以上８重量％以下であるＭｏ
およびＺｒとからなる組成物を有し、残部がＴｉおよび
不可避不純物である。このＭｏおよびＺｒの添加によ
り、焼結Ｔｉ合金の強度および延性が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、強度と延性を共に向上
させることを可能にした焼結Ｔｉ合金および焼結Ｔｉ合
金製コネクティング・ロッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】IVＡ族金属元素であるＴｉは、高融点と
高い比強度を有し、またあらゆる環境に対して耐蝕性を
発揮する性質を持っている。従って、今日、Ｔｉ合金
は、高温での使用を余儀なくされ、また高強度を併せて
必要とされる航空宇宙産業の分野、あるいは内燃機関の
コネクティング・ロッド、排気ガスバルブ、バルブスプ
リングリテーナ等の構造用材料として用いられている。

【０００３】その一例として（α＋β）合金であるＴｉ
−６Ａｌ−４Ｖ合金がある。この合金は、例えば、β固
溶体を形成するための４重量％のＶと、Ｔｉの機械的性
質を向上させるα安定化元素である６重量％のＡｌとを
組成物として有し、かつ残部がＴｉと不可避不純物とか
らなり、焼結処理の後に熱処理を施すことにより所定の
機械的特性が得られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記Ｔｉ−
６Ａｌ−４Ｖ合金をはじめとするＴｉ合金を用いて、コ
ネクティング・ロッドを得る場合、通常、（α＋β）領
域の温度である９００℃〜９５０℃で鍛造成形が行われ
ている。しかしながら、この種のＴｉ合金は、変形抵抗
が高いためにクラックが生じ易く、特に複雑形状部位や
薄肉形状部位を品質良く成形することが困難になり、コ
ネクティング・ロッド全体の軽量化が達成されないとい
う問題が指摘されている。

【０００５】本発明は、この種の問題を解決するもので
あり、延性および強度に優れた焼結Ｔｉ合金、および薄
肉化並びに軽量化が容易に可能な焼結Ｔｉ合金製コネク
ティング・ロッド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】前記の目的を達成するた
めに、本発明の焼結Ｔｉ合金は、２重量％以上８重量％
以下のＡｌと、２重量％以上６重量％以下のＶと、２重
量％以上８重量％以下のＣｏと、全体の重量に対して
０．０１重量％以上０．３重量％以下のＢが含有される
Ｃｒ−Ｂ系金属化合物と、両者の総重量％が２重量％以
上８重量％以下であるＭｏおよびＺｒと、からなる組成
物を有し、残部がＴｉおよび不可避不純物であることを
特徴とする。

【０００７】また、本発明の焼結Ｔｉ合金製コネクティ
ング・ロッドは、２重量％以上８重量％以下のＡｌと、
２重量％以上６重量％以下のＶと、２重量％以上８重量
％以下のＣｏと、全体の重量に対して０．０１重量％以
上０．３重量％以下のＢが含有されるＣｒ−Ｂ系金属化
合物と、両者の総重量％が２重量％以上８重量％以下で
あるＭｏおよびＺｒと、からなる組成物を有し、残部が
Ｔｉおよび不可避不純物である焼結Ｔｉ合金により形成
されることを特徴とする。

【０００８】

【構成の具体的説明】本発明に係る焼結Ｔｉ合金では、
α安定化元素であってＴｉ合金の強度、耐熱性および耐
蝕性（耐酸化性）を向上させる効果を有するＡｌが、全
体の重量に対して２重量％以上８重量％以下となるよう
に配合される。Ａｌが２重量％未満であると、上記の所
望の効果が発現せず、また、８重量％を超過すると、Ｔ
ｉ₃Ａｌの金属間化合物の形成によりＴｉ合金が脆化す
るためである。

【０００９】Ｖは、２重量％以上６重量％以下の組成範
囲とする。Ｖは、β安定化元素であって焼結処理の後に
時効処理を施すことにより、β相からα相への析出を活
性化して強度を向上させる効果を有する。Ｖが２重量％
未満であると、所望の効果が発現せず、また、６重量％
を超過するとβ安定化のみが進行するため、やはり所望
の強度が得られない。

【００１０】Ｃｏは、２重量％以上８重量％以下の組成
範囲とする。Ｃｏは、共析型β安定化元素であるととも
に、焼結促進化元素であり、添加量の増加により強度を
向上させる効果を有する。Ｃｏが２重量％未満である
と、所望の効果が発現せず、また、８重量％を超過する
と、多量のＴｉ−Ｃｏ系の金属間化合物の析出により延
性の低下を招いてしまう。

【００１１】Ｃｒ−Ｂ系金属化合物は、Ｔｉ合金の（α
＋β）相の微細化と緻密化を促進して強度および延性を
向上させる効果を有する。Ｃｒ−Ｂ系金属化合物として
は、ＣｒＢ₂、ＣｒＢ、Ｃｒ₂Ｂ、Ｃｒ₅Ｂ₂の中、い
ずれか一種類以上を、単独、あるいは組み合わせて用
い、Ｂの量が全体の重量の０．０１重量％以上０．３重
量％以下となるように添加する。Ｂが０．０１重量％未
満であると、所望の効果が発現せず、また、０．３重量
％を超過すると、強度劣化を招いてしまう。

【００１２】Ｍｏは、１重量％以上６重量％以下の組成
範囲とする。Ｍｏは、β安定化元素であり、Ｔｉ合金の
強度および耐熱性を向上させる効果を有する。Ｍｏが１
重量％未満であると、所望の効果が発現せず、一方、６
重量％を超過すると、材料劣化を招来する。また、Ｍｏ
の多量の添加は、Ｔｉ合金の比重を増大させ、Ｔｉ合金
の特徴である高比強度の特性を損なう。

【００１３】Ｚｒは、１重量％以上８重量％以下の組成
範囲とする。Ｚｒは、Ｔｉに対して全率固溶型の元素で
あり、その添加量の増加に伴って強度を向上させる効果
を有する。Ｚｒが１重量％未満であると、所望の効果が
発現せず、また、６重量％を超過すると、強度劣化を招
来する。

【００１４】前記の組成物の残部は、大部分を占めるＴ
ｉと極く微量の不可避不純物によって占められる。不可
避不純物には、Ｃ、Ｎ、Ｆｅ、Ｏ₂等が含有される。

【００１５】

【作用】本発明に係る焼結Ｔｉ合金では、両者の総重量
％が２重量％以上８重量％以下であるＭｏおよびＺｒが
添加されるため、焼結Ｔｉ合金の強度および延性が向上
する。

【００１６】また、本発明に係る焼結Ｔｉ合金製コネク
ティング・ロッドでは、変形抵抗が低くなるとともに、
延性が向上するため、薄肉化が容易に可能となって該コ
ネクティング・ロッド全体の軽量化が遂行される。

【００１７】

【実施例】本発明に係る焼結Ｔｉ合金および焼結Ｔｉ合
金製コネクティング・ロッドについて実施例を挙げ、添
付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。

【００１８】まず、本実施例に係る焼結Ｔｉ合金および
物性値の判定基準に用いるベース合金であるＴｉ−３．
１Ａｌ−３．９Ｖ−４Ｃｏ−０．３４ＣｒＢ₂（全体重
量に対して０．１重量％のＢを含有）合金を製造し、次
いで、各々の合金の引張強度および伸び（延性）を測定
した。表１および図１は、本実施例に係る実験例１〜１
２と基準例１の実験結果を示す。

【００１９】

【表１】

【００２０】実験例１〜１２および基準例１の製造方法
を概略的に説明すると、まず、それぞれの成分組成とな
るように各原料粉末が混合された後、該混合粉末が６ｔ
ｏｎ／ｃｍ²の加圧力で圧粉成形された。この圧粉体
は、真空度が１０^-4〜１０^-6Ｔｏｒｒ、温度が１２００
℃〜１３００℃、時間が４時間の条件下で焼結処理さ
れ、それぞれの焼結Ｔｉ合金を得た。

【００２１】なお、基準例１では、ＭｏおよびＺｒが添
加されておらず、実験例１〜５では、Ｍｏが２重量％で
それぞれのＺｒの添加量のみが異なっている。同様に、
実験例６〜９では、Ｍｏが４重量％でそれぞれのＺｒの
添加量のみが異なっており、さらに実験例１０〜１２で
は、Ｍｏが６重量％でそれぞれのＺｒの添加量のみが異
なっている。

【００２２】そこで、実験例１〜１２および基準例１の
焼結Ｔｉ合金について、引張強度および伸びを測定し、
この基準例１の物性値を基準値として用い、物性が向上
したか否かを判定した。

【００２３】これにより、実験例１〜４、実験例６〜８
および実験例１０、１１では、引張強度および伸びの物
性値が基準値よりも向上したと判定される一方、実験例
５、９および１２では、ＭｏおよびＺｒの総添加量が多
くなり過ぎて伸びの物性値が基準値よりも著しく低下し
た。従って、ＭｏおよびＺｒの総添加量が２重量％以上
８重量％以下の範囲に設定されることにより、機械的強
度を有効に確保することができるという効果が得られ
た。

【００２４】次いで、本実施例に係る焼結Ｔｉ合金製コ
ネクティング・ロッドについて説明する。

【００２５】図２に示すように、コネクティング・ロッ
ド１０は、桿部（シャンク）１２を有し、この桿部１２
の両端に大端部１４と小端部１６が一体的に設けられて
いる。コネクティング・ロッド１０は、焼結Ｔｉ合金、
具体的には、２重量％以上８重量％以下のＡｌと、２重
量％以上６重量％以下のＶと、２重量％以上８重量％以
下のＣｏと、全体の重量に対して０．０１重量％以上
０．３重量％以下のＢが含有されるＣｒ−Ｂ系金属化合
物と、両者の総重量％が２重量％以上８重量％以下であ
るＭｏおよびＺｒとからなる組成物を有し、残部がＴｉ
および不可避不純物である焼結Ｔｉ合金により形成され
る。これは、本実施例の実験例１〜４、実験例６〜８お
よび実験例１０、１１に相当する。

【００２６】そこで、コネクティング・ロッド１０を製
造する工程について説明する。まず、所望の成分組成と
なるように各原料粉末が混合された後、該混合粉末が油
圧プレス、ＣＩＰ等で圧縮加圧成形される。この成形体
が真空焼結処理されることにより、プリフォーム体１８
が得られる（図２参照）。

【００２７】次に、プリフォーム体１８は、所定の温度
に加熱された状態で複動成形金型（図示せず）に配置さ
れる。そして、複動成形金型を構成するダイにより閉塞
された後、上パンチおよび下パンチの作動によってプレ
ス成形され、コネクティング・ロッド１０が得られる。

【００２８】この場合、本実施例に係るコネクティング
・ロッド１０では、従来のＴｉ合金に比べて引張強度お
よび伸びの物性値が向上しており、高温での変形抵抗が
低く、しかも延性が大幅に改善されている。従って、従
来、クラックが発生して薄肉化が不可能であったコネク
ティング・ロッド１０の桿部１２から大端部１４に連な
るリブ部２０を容易に薄肉化することが可能になる。こ
れにより、コネクティング・ロッド１０全体を一挙に軽
量化することができるという効果が得られる。

【００２９】

【発明の効果】以上のように本発明に係る焼結Ｔｉ合金
では、両者の総重量％が２重量％以上８重量％以下であ
るＭｏおよびＺｒが添加されるため、該焼結Ｔｉ合金の
強度および延性が向上する。

【００３０】また、本発明に係る焼結Ｔｉ合金製コネク
ティング・ロッドでは、変形抵抗が低くなるとともに、
延性が向上するため、薄肉化が容易に可能となって該コ
ネクティング・ロッド全体の軽量化が容易に遂行され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る焼結Ｔｉ合金と基準例の
引張強度および伸びを比較した関係図である。

【図２】本発明の実施例に係る焼結Ｔｉ合金製コネクテ
ィング・ロッドの説明図である。

【符号の説明】

１０…コネクティング・ロッド１２…桿部１４…大端部１８…プリフォ
ーム体２０…リブ部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者木原貴司埼玉県狭山市新狭山１−10−１ホンダエンジニアリング株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２重量％以上８重量％以下のＡｌと、２重量％以上６重量％以下のＶと、２重量％以上８重量％以下のＣｏと、全体の重量に対して０．０１重量％以上０．３重量％以
下のＢが含有されるＣｒ−Ｂ系金属化合物と、両者の総重量％が２重量％以上８重量％以下であるＭｏ
およびＺｒと、からなる組成物を有し、残部がＴｉおよび不可避不純物であることを特徴とする
焼結Ｔｉ合金。
【請求項２】２重量％以上８重量％以下のＡｌと、２重量％以上６重量％以下のＶと、２重量％以上８重量％以下のＣｏと、全体の重量に対して０．０１重量％以上０．３重量％以
下のＢが含有されるＣｒ−Ｂ系金属化合物と、両者の総重量％が２重量％以上８重量％以下であるＭｏ
およびＺｒと、からなる組成物を有し、残部がＴｉおよび不可避不純物である焼結Ｔｉ合金によ
り形成されることを特徴とする焼結Ｔｉ合金製コネクテ
ィング・ロッド。