JPH09287038A - ＴｉＡｌ合金と金属ファイバの複合製品の製造方法 - Google Patents
ＴｉＡｌ合金と金属ファイバの複合製品の製造方法Info
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- JPH09287038A JPH09287038A JP8100823A JP10082396A JPH09287038A JP H09287038 A JPH09287038 A JP H09287038A JP 8100823 A JP8100823 A JP 8100823A JP 10082396 A JP10082396 A JP 10082396A JP H09287038 A JPH09287038 A JP H09287038A
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- Powder Metallurgy (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＴｉＡｌ合金部品に延性を付加し、これによ
りタービンブレード、タービンディスク等の超耐熱部品
への適用を可能にすることができるＴｉＡｌ合金と金属
ファイバの複合製品の製造方法を提供する。 【解決手段】 ファイバー充填工程１０、粉末充填工程
１２、冷間鍛造工程１４、及び反応焼結工程１６からな
る。ファイバー充填工程１０でチタンよりも融点が高く
かつチタンと固溶体を形成する高融点金属ファイバー１
を所定方向に配向して充填し、粉末充填工程１２で金属
ファイバーの間にチタン粉末とアルミニウム粉末の混合
粉末２を充填し、冷間鍛造工程１４で充填体４を常温で
圧縮成形してファイバーと粉末からなる所定形状の混合
体５を形成し、反応焼結工程１６で混合体を加熱して反
応焼結させる。更に、組成制御工程１８により、複合製
品を得る。高融点金属ファイバー１は、Ｎｂ，Ｍｏ，
Ｗ，Ｔａ，Ｚｒのいずれかの純金属又はこれらを主成分
とする合金からなる。
りタービンブレード、タービンディスク等の超耐熱部品
への適用を可能にすることができるＴｉＡｌ合金と金属
ファイバの複合製品の製造方法を提供する。 【解決手段】 ファイバー充填工程１０、粉末充填工程
１２、冷間鍛造工程１４、及び反応焼結工程１６からな
る。ファイバー充填工程１０でチタンよりも融点が高く
かつチタンと固溶体を形成する高融点金属ファイバー１
を所定方向に配向して充填し、粉末充填工程１２で金属
ファイバーの間にチタン粉末とアルミニウム粉末の混合
粉末２を充填し、冷間鍛造工程１４で充填体４を常温で
圧縮成形してファイバーと粉末からなる所定形状の混合
体５を形成し、反応焼結工程１６で混合体を加熱して反
応焼結させる。更に、組成制御工程１８により、複合製
品を得る。高融点金属ファイバー１は、Ｎｂ，Ｍｏ，
Ｗ，Ｔａ，Ｚｒのいずれかの純金属又はこれらを主成分
とする合金からなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＴｉＡｌ合金と金
属ファイバの複合製品の製造方法に関する。
属ファイバの複合製品の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】焼結金属を製造する方法を粉末冶金(Pow
der Metallurgy) といい、この方法による製品を粉末冶
金製品（或いは焼結金属製品）と呼ぶ。粉末冶金製品の
製造工程は、原料粉末の製造，粉末の配合・混合，圧粉
成形，焼結，後処理等からなり、特に高強度、高じん性
を得るために後処理として、焼結鍛造(Sinter Forging)
や熱処理等が行われる。
der Metallurgy) といい、この方法による製品を粉末冶
金製品（或いは焼結金属製品）と呼ぶ。粉末冶金製品の
製造工程は、原料粉末の製造，粉末の配合・混合，圧粉
成形，焼結，後処理等からなり、特に高強度、高じん性
を得るために後処理として、焼結鍛造(Sinter Forging)
や熱処理等が行われる。
【０００３】例えばタービンブレード、タービンディス
クのように酸化や腐食に対する安定性，クリープ強度，
及び疲労強度を必要とする航空エンジン部品（以下、超
耐熱部品という）には、従来、ニッケル基超合金(Nikel
Base Superalloys)の金属粉末を用いた粉末冶金製品が
用いられていた。
クのように酸化や腐食に対する安定性，クリープ強度，
及び疲労強度を必要とする航空エンジン部品（以下、超
耐熱部品という）には、従来、ニッケル基超合金(Nikel
Base Superalloys)の金属粉末を用いた粉末冶金製品が
用いられていた。
【０００４】一方、ニッケル基超合金に代わる粉末冶金
製品として、ＴｉとＡｌを反応焼結させたＴｉＡｌ合金
が注目されている。反応焼結(Reaction Sintering)と
は、２種類以上の成分粉末を焼結過程中に反応させる焼
結技術であり、しばしば発熱を伴うことが知られてい
る。ＴｉＡｌ合金は合金を用いた従来の粉末冶金では成
形が困難であるが、元素粉末を用いた反応焼結により、
種々の形状（板材、丸棒、エンジンバルブ等）のＴｉＡ
ｌ合金部品の製造が可能である。なお、かかる反応焼結
によるＴｉＡｌ合金部品の製造については、「反応焼結
ＴｉＡｌ金属間化合物の形状付与とその特性」（金属間
化合物共同研究会，ｐ３１５〜３２２、平成８年２月発
行）等に開示されている。
製品として、ＴｉとＡｌを反応焼結させたＴｉＡｌ合金
が注目されている。反応焼結(Reaction Sintering)と
は、２種類以上の成分粉末を焼結過程中に反応させる焼
結技術であり、しばしば発熱を伴うことが知られてい
る。ＴｉＡｌ合金は合金を用いた従来の粉末冶金では成
形が困難であるが、元素粉末を用いた反応焼結により、
種々の形状（板材、丸棒、エンジンバルブ等）のＴｉＡ
ｌ合金部品の製造が可能である。なお、かかる反応焼結
によるＴｉＡｌ合金部品の製造については、「反応焼結
ＴｉＡｌ金属間化合物の形状付与とその特性」（金属間
化合物共同研究会，ｐ３１５〜３２２、平成８年２月発
行）等に開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の技術に
より、ＴｉＡｌの鍛造成形性は格段に向上したが、素材
の機械的特性の向上は望めない問題点がある。すなわ
ち、ＴｉＡｌ合金部品は、従来のニッケル基超合金の製
品に比較して、耐熱性，安定性，クリープ強度，及び疲
労強度等において優れており、かつ比重量が小さく軽量
にできる利点があるが、金属間化合物であるがゆえに常
温延性がほとんどなく（例えば２〜３％）、もろい欠点
があった。また、形状付与性は、鋳造が優れているが、
凝固時の溶湯とファイバーの反応を避けられない問題が
ある。更に、ＴｉＡｌ合金の粉末と金属ファイバーを混
合し、熱間鍛造を利用したプロセスが考えられるが、形
状付与性が非常に難しい。
より、ＴｉＡｌの鍛造成形性は格段に向上したが、素材
の機械的特性の向上は望めない問題点がある。すなわ
ち、ＴｉＡｌ合金部品は、従来のニッケル基超合金の製
品に比較して、耐熱性，安定性，クリープ強度，及び疲
労強度等において優れており、かつ比重量が小さく軽量
にできる利点があるが、金属間化合物であるがゆえに常
温延性がほとんどなく（例えば２〜３％）、もろい欠点
があった。また、形状付与性は、鋳造が優れているが、
凝固時の溶湯とファイバーの反応を避けられない問題が
ある。更に、ＴｉＡｌ合金の粉末と金属ファイバーを混
合し、熱間鍛造を利用したプロセスが考えられるが、形
状付与性が非常に難しい。
【０００６】本発明はかかる問題点を解決するために創
案されたものである。すなわち本発明の目的は、ＴｉＡ
ｌ合金部品に延性を付加し、これによりタービンブレー
ド、タービンディスク等の超耐熱部品への適用を可能に
することができるＴｉＡｌ合金と金属ファイバの複合製
品の製造方法を提供することにある。
案されたものである。すなわち本発明の目的は、ＴｉＡ
ｌ合金部品に延性を付加し、これによりタービンブレー
ド、タービンディスク等の超耐熱部品への適用を可能に
することができるＴｉＡｌ合金と金属ファイバの複合製
品の製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、従来のＴｉＡ
ｌ合金部品の欠点を補うために、高融点金属ファイバー
を充填し、複合化による高強度化を図ったものである。
すなわち、本発明によれば、チタンよりも融点が高くか
つチタンと固溶体を形成する高融点金属ファイバーを所
定の方向に配向して充填するファイバー充填工程と、金
属ファイバーの間にチタン粉末とアルミニウム粉末の混
合粉末を充填する粉末充填工程と、前記充填体を常温で
圧縮成形してファイバーと粉末からなる所定形状の混合
体を形成する冷間鍛造工程と、前記混合体を加熱して反
応焼結させる反応焼結工程と、からなることを特徴とす
るＴｉＡｌ合金と金属ファイバの複合製品の製造方法が
提供される。
ｌ合金部品の欠点を補うために、高融点金属ファイバー
を充填し、複合化による高強度化を図ったものである。
すなわち、本発明によれば、チタンよりも融点が高くか
つチタンと固溶体を形成する高融点金属ファイバーを所
定の方向に配向して充填するファイバー充填工程と、金
属ファイバーの間にチタン粉末とアルミニウム粉末の混
合粉末を充填する粉末充填工程と、前記充填体を常温で
圧縮成形してファイバーと粉末からなる所定形状の混合
体を形成する冷間鍛造工程と、前記混合体を加熱して反
応焼結させる反応焼結工程と、からなることを特徴とす
るＴｉＡｌ合金と金属ファイバの複合製品の製造方法が
提供される。
【０００８】上記本発明の方法によれば、反応焼結にお
ける反応熱により、チタン粉末とアルミニウム粉末の混
合粉末がＴｉＡｌ合金となると共に、金属ファイバの表
面とＴｉＡｌ合金との間に反応層（合金相）が形成さ
れ、高い密着性が得られる。また、高融点金属ファイバ
ーは、チタンよりも融点が高いので、反応焼結工程後も
そのまま十分な延性を有しており、かつ冷間鍛造工程に
おいてファイバーがメタルフローに沿って配向するの
で、形成された形状表面に沿ってファイバーが並び、繊
維方向に作用する力（例えば遠心力）に対して十分な延
性と強度を付加することができる。従って、ＴｉＡｌ合
金部品に延性を付加し、これによりタービンブレード、
タービンディスク等の超耐熱部品への適用を可能にする
ことができる。
ける反応熱により、チタン粉末とアルミニウム粉末の混
合粉末がＴｉＡｌ合金となると共に、金属ファイバの表
面とＴｉＡｌ合金との間に反応層（合金相）が形成さ
れ、高い密着性が得られる。また、高融点金属ファイバ
ーは、チタンよりも融点が高いので、反応焼結工程後も
そのまま十分な延性を有しており、かつ冷間鍛造工程に
おいてファイバーがメタルフローに沿って配向するの
で、形成された形状表面に沿ってファイバーが並び、繊
維方向に作用する力（例えば遠心力）に対して十分な延
性と強度を付加することができる。従って、ＴｉＡｌ合
金部品に延性を付加し、これによりタービンブレード、
タービンディスク等の超耐熱部品への適用を可能にする
ことができる。
【０００９】本発明の好ましい実施形態によれば、前記
高融点金属ファイバーは、Ｎｂ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔａ，Ｚｒ
のいずれかの純金属又はこれらを主成分とする合金から
なる。これらの金属は、チタンよりも融点が高くかつチ
タンと固溶体を形成することから、反応焼結における反
応熱により、金属ファイバの表面とＴｉＡｌ合金との間
に反応層（合金相）を形成し高い密着性を得ることがで
きる。
高融点金属ファイバーは、Ｎｂ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔａ，Ｚｒ
のいずれかの純金属又はこれらを主成分とする合金から
なる。これらの金属は、チタンよりも融点が高くかつチ
タンと固溶体を形成することから、反応焼結における反
応熱により、金属ファイバの表面とＴｉＡｌ合金との間
に反応層（合金相）を形成し高い密着性を得ることがで
きる。
【００１０】更に、反応焼結後の混合体を、約１１００
℃以上かつ約１４５０℃以下で保持し、ＴｉＡｌ合金相
をＴｉ−Ａｌ状態図における（α＋γ）相領域にするこ
とが好ましい。この温度範囲でＴｉＡｌ合金相をα単相
領域にすることにより、金属組織を微細化し、複合製品
の引張特性を向上することができ、かつ高融点金属ファ
イバーにダメージを与えることなく、ＴｉＡｌ合金との
間に反応層を形成して密着性を高めることができる。
℃以上かつ約１４５０℃以下で保持し、ＴｉＡｌ合金相
をＴｉ−Ａｌ状態図における（α＋γ）相領域にするこ
とが好ましい。この温度範囲でＴｉＡｌ合金相をα単相
領域にすることにより、金属組織を微細化し、複合製品
の引張特性を向上することができ、かつ高融点金属ファ
イバーにダメージを与えることなく、ＴｉＡｌ合金との
間に反応層を形成して密着性を高めることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を図面を参照して説明する。なお、各図において共通す
る部分には同一の符号を付して使用する。図１は、本発
明による方法を模式的に示す工程フロー図であり、左側
に各工程を右側にその模式図を示す。この図において、
本発明のＴｉＡｌ合金と金属ファイバの複合製品の製造
方法は、ファイバー充填工程１０、粉末充填工程１２、
冷間鍛造工程１４、反応焼結工程１６、及び組成制御工
程１８からなる。
を図面を参照して説明する。なお、各図において共通す
る部分には同一の符号を付して使用する。図１は、本発
明による方法を模式的に示す工程フロー図であり、左側
に各工程を右側にその模式図を示す。この図において、
本発明のＴｉＡｌ合金と金属ファイバの複合製品の製造
方法は、ファイバー充填工程１０、粉末充填工程１２、
冷間鍛造工程１４、反応焼結工程１６、及び組成制御工
程１８からなる。
【００１２】ファイバー充填工程１０では、チタンより
も融点が高くかつチタンと固溶体を形成する高融点金属
ファイバー１を冷間鍛造に適した形状の容器（例えば円
筒形容器３）内に、所定の方向（この図では円筒形の軸
方向）に配向して充填する。金属ファイバー１の配向の
方向は、最終的に得られた複合製品の使用において、製
品に作用する外力（例えば遠心力）が繊維方向に作用す
るようにするのがよい。また、金属ファイバー１の含有
比率は、容器容積の１０％以上にするのがよい。これに
より、延性の高い金属ファイバー１により、ＴｉＡｌ合
金の欠点を補い、外力に対して十分な延性と強度を付加
することができる。
も融点が高くかつチタンと固溶体を形成する高融点金属
ファイバー１を冷間鍛造に適した形状の容器（例えば円
筒形容器３）内に、所定の方向（この図では円筒形の軸
方向）に配向して充填する。金属ファイバー１の配向の
方向は、最終的に得られた複合製品の使用において、製
品に作用する外力（例えば遠心力）が繊維方向に作用す
るようにするのがよい。また、金属ファイバー１の含有
比率は、容器容積の１０％以上にするのがよい。これに
より、延性の高い金属ファイバー１により、ＴｉＡｌ合
金の欠点を補い、外力に対して十分な延性と強度を付加
することができる。
【００１３】図２にＮｂ−Ｔｉ、Ｍｏ−Ｔｉの合金状態
図を示す。図１のファイバー充填工程１０において、高
融点金属ファイバー１は、例えばＮｂ（ニオブ），Ｍｏ
（モリブデン），Ｗ（タングステン），Ｔａ（タンタ
ル），Ｚｒ（ジルコニウム）のいずれかの純金属又はこ
れらを主成分とする合金からなるのがよい。Ｎｂ，Ｍ
ｏ，Ｗ，Ｔａ，Ｚｒの融点は、それぞれ２０００℃以
上，約２６１０℃，３３９０℃，２９９６℃，１８５２
℃であり、Ｔｉ（チタン）の融点（約１６７５℃）より
も高い。また、図２に例示するように、これらの金属
は、チタンの融点以下の温度でチタン又はアルミニウム
と合金層を形成することが知られている。
図を示す。図１のファイバー充填工程１０において、高
融点金属ファイバー１は、例えばＮｂ（ニオブ），Ｍｏ
（モリブデン），Ｗ（タングステン），Ｔａ（タンタ
ル），Ｚｒ（ジルコニウム）のいずれかの純金属又はこ
れらを主成分とする合金からなるのがよい。Ｎｂ，Ｍ
ｏ，Ｗ，Ｔａ，Ｚｒの融点は、それぞれ２０００℃以
上，約２６１０℃，３３９０℃，２９９６℃，１８５２
℃であり、Ｔｉ（チタン）の融点（約１６７５℃）より
も高い。また、図２に例示するように、これらの金属
は、チタンの融点以下の温度でチタン又はアルミニウム
と合金層を形成することが知られている。
【００１４】図１において、粉末充填工程１２では、金
属ファイバー１の間にチタン粉末とアルミニウム粉末の
混合粉末２を充填する。チタン粉末とアルミニウム粉末
は、純チタンと純アルミニウムを１：１の比率で用いる
のがよいが、金属ファイバー１との間に形成される合金
（金属間化合物）を考慮して、比率を変えてもよい。混
合粉末２は、金属ファイバー１の充填された容器３内に
隙間なく充填し、かつ必要に応じて十分な脱気と圧縮
（低温固相圧接）を行って空隙率（ポロシティ）を十分
小さくし、容器３から取り出した状態で粒子間及びファ
イバーとが十分に密着して充填体４が所定の形状（例え
ば円筒形）を保持するようにする。
属ファイバー１の間にチタン粉末とアルミニウム粉末の
混合粉末２を充填する。チタン粉末とアルミニウム粉末
は、純チタンと純アルミニウムを１：１の比率で用いる
のがよいが、金属ファイバー１との間に形成される合金
（金属間化合物）を考慮して、比率を変えてもよい。混
合粉末２は、金属ファイバー１の充填された容器３内に
隙間なく充填し、かつ必要に応じて十分な脱気と圧縮
（低温固相圧接）を行って空隙率（ポロシティ）を十分
小さくし、容器３から取り出した状態で粒子間及びファ
イバーとが十分に密着して充填体４が所定の形状（例え
ば円筒形）を保持するようにする。
【００１５】冷間鍛造工程１４では、充填体４を常温で
圧縮成形してファイバー１と粉末２からなる所定形状の
混合体５を形成する。圧縮成形には、例えば上型６ａと
下型６ｂを用い、プレス成形により充填体４を所定形状
（例えばタービンディスク）に成形する。成形された混
合体５は、後工程における加工量を少なくするようにタ
ービンブレード、タービンディスク等の製品形状に近い
形状（ネットシェイプ）にする。なお、この冷間鍛造工
程１４において、混合粉末２が鍛造方向に流れて成形さ
れるので、この際にファイバー１がメタルフローに沿っ
て配向し、形成された形状表面に沿ってファイバーが並
び、繊維方向に作用する力（例えば遠心力）に対して十
分な延性と強度を付加することができる。
圧縮成形してファイバー１と粉末２からなる所定形状の
混合体５を形成する。圧縮成形には、例えば上型６ａと
下型６ｂを用い、プレス成形により充填体４を所定形状
（例えばタービンディスク）に成形する。成形された混
合体５は、後工程における加工量を少なくするようにタ
ービンブレード、タービンディスク等の製品形状に近い
形状（ネットシェイプ）にする。なお、この冷間鍛造工
程１４において、混合粉末２が鍛造方向に流れて成形さ
れるので、この際にファイバー１がメタルフローに沿っ
て配向し、形成された形状表面に沿ってファイバーが並
び、繊維方向に作用する力（例えば遠心力）に対して十
分な延性と強度を付加することができる。
【００１６】反応焼結工程１６では、混合体５を加熱し
てチタン粉末とアルミニウム粉末の混合粉末２を反応焼
結させる。反応焼結時の温度は、チタンとアルミニウム
の界面にわずかに反応層（金属間化合物）がみられる程
度にし、常温において１０％以上の十分な破断伸びがあ
るようにする。
てチタン粉末とアルミニウム粉末の混合粉末２を反応焼
結させる。反応焼結時の温度は、チタンとアルミニウム
の界面にわずかに反応層（金属間化合物）がみられる程
度にし、常温において１０％以上の十分な破断伸びがあ
るようにする。
【００１７】次いで、図１の組成制御工程１８におい
て、更に、反応焼結後の混合体を、約１１００℃以上か
つ約１４５０℃以下で保持し、ＴｉＡｌ合金相をＴｉ−
Ａｌ状態図における（α＋γ）相領域にする。図３は、
Ｔｉ−Ａｌの合金状態図であり、この温度範囲でＴｉＡ
ｌ合金相を（α＋γ）相領域にすることにより、金属組
織を微細化し、複合製品の引張特性を向上することがで
き、かつ高融点金属ファイバーにダメージを与えること
なく、ＴｉＡｌ合金との間に固溶体を形成して密着性を
高めることができる。
て、更に、反応焼結後の混合体を、約１１００℃以上か
つ約１４５０℃以下で保持し、ＴｉＡｌ合金相をＴｉ−
Ａｌ状態図における（α＋γ）相領域にする。図３は、
Ｔｉ−Ａｌの合金状態図であり、この温度範囲でＴｉＡ
ｌ合金相を（α＋γ）相領域にすることにより、金属組
織を微細化し、複合製品の引張特性を向上することがで
き、かつ高融点金属ファイバーにダメージを与えること
なく、ＴｉＡｌ合金との間に固溶体を形成して密着性を
高めることができる。
【００１８】上述した本発明の方法により、冷間鍛造工
程１４における形状の付与では、すべて金属を利用して
いるため良好な鍛造性を得ることができる。また、冷間
鍛造工程１４において、金属ファイバーが鍛造のメタル
フローに応じて再配列する。更に、反応焼結工程１６に
より、マトリックスがＴｉＡｌ合金相となり、この部分
は脆性材であるが、ファイバーが高融点金属であるため
十分な延性を有し、更に、インターフェースが反応層
（合金相）によりマトリックスとファイバーの密着性の
向上が期待できる。
程１４における形状の付与では、すべて金属を利用して
いるため良好な鍛造性を得ることができる。また、冷間
鍛造工程１４において、金属ファイバーが鍛造のメタル
フローに応じて再配列する。更に、反応焼結工程１６に
より、マトリックスがＴｉＡｌ合金相となり、この部分
は脆性材であるが、ファイバーが高融点金属であるため
十分な延性を有し、更に、インターフェースが反応層
（合金相）によりマトリックスとファイバーの密着性の
向上が期待できる。
【００１９】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できる
ことは勿論である。
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できる
ことは勿論である。
【００２０】
【発明の効果】上述した本発明のＴｉＡｌ合金と金属フ
ァイバの複合製品の製造方法では、反応焼結前の粉末充
填の際に、高融点金属ファイバーを同時に充填し、この
素材にＴｉ，Ａｌとある程度の固溶限をもつもの（Ｎ
ｂ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔａ，Ｚｒ等）を用いるので、ファイバ
ーとマトリックスの優れた密着性を得ることができ、Ｔ
ｉＡｌ合金と金属ファイバの複合化が可能となる。
ァイバの複合製品の製造方法では、反応焼結前の粉末充
填の際に、高融点金属ファイバーを同時に充填し、この
素材にＴｉ，Ａｌとある程度の固溶限をもつもの（Ｎ
ｂ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔａ，Ｚｒ等）を用いるので、ファイバ
ーとマトリックスの優れた密着性を得ることができ、Ｔ
ｉＡｌ合金と金属ファイバの複合化が可能となる。
【００２１】また、粉末充填の際に、高融点金属ファイ
バーを予め充填し、低温固相圧接後に冷間鍛造により形
状を付与するので、この際、先のファイバーは鍛造時の
メタルフローに応じて配向するため複合材として健全な
組織が得られる。また、金属ファイバーは十分な延性を
有するため、本来、常温での高延性が望めないＴｉＡｌ
の欠点を補うことができる。また、形状付与後の反応焼
結時の反応熱により、Ｔｉは金属ファイバーへの拡散が
起きるため、マトリックスとファイバーの密着性を向上
させることができる。
バーを予め充填し、低温固相圧接後に冷間鍛造により形
状を付与するので、この際、先のファイバーは鍛造時の
メタルフローに応じて配向するため複合材として健全な
組織が得られる。また、金属ファイバーは十分な延性を
有するため、本来、常温での高延性が望めないＴｉＡｌ
の欠点を補うことができる。また、形状付与後の反応焼
結時の反応熱により、Ｔｉは金属ファイバーへの拡散が
起きるため、マトリックスとファイバーの密着性を向上
させることができる。
【００２２】従って、ＴｉＡｌの非常に低い常温延性
を、延性に富み、かつ反応焼結時に材質の変化しない高
融点金属ファイバー（合金を含む）により複合化するこ
とで、機械的特性の向上が得られ、粉末冶金プロセス
と反応焼結法を利用することで、ＴｉＡｌへの複合化が
容易になる。また形状を付与するための冷間鍛造によ
り、ファイバーはメタルフローに沿って配向させること
が可能となる。
を、延性に富み、かつ反応焼結時に材質の変化しない高
融点金属ファイバー（合金を含む）により複合化するこ
とで、機械的特性の向上が得られ、粉末冶金プロセス
と反応焼結法を利用することで、ＴｉＡｌへの複合化が
容易になる。また形状を付与するための冷間鍛造によ
り、ファイバーはメタルフローに沿って配向させること
が可能となる。
【００２３】すなわち、本発明のＴｉＡｌ合金と金属フ
ァイバの複合製品の製造方法は、ＴｉＡｌ合金部品に延
性を付加し、これによりタービンブレード、タービンデ
ィスク等の超耐熱部品への適用を可能にすることができ
る、等の優れた効果を有する。
ァイバの複合製品の製造方法は、ＴｉＡｌ合金部品に延
性を付加し、これによりタービンブレード、タービンデ
ィスク等の超耐熱部品への適用を可能にすることができ
る、等の優れた効果を有する。
【図１】本発明による方法を模式的に示す工程フロー図
である。
である。
【図２】Ｎｂ−Ｔｉ、Ｍｏ−Ｔｉの合金状態図である。
【図３】Ｔｉ−Ａｌの合金状態図である。
１ 高融点金属ファイバー ２ 混合粉末 ３ 容器 ４ 充填体 ５ 混合体 ６ａ，６ｂ 金型 １０ ファイバー充填工程 １２ 粉末充填工程 １４ 冷間鍛造工程 １６ 反応焼結工程 １８ 組織制御工程
Claims (3)
- 【請求項１】 チタンよりも融点が高くかつチタンと固
溶体を形成する高融点金属ファイバーを所定の方向に配
向して充填するファイバー充填工程と、 金属ファイバーの間にチタン粉末とアルミニウム粉末の
混合粉末を充填する粉末充填工程と、 前記充填体を常温で圧縮成形してファイバーと粉末から
なる所定形状の混合体を形成する冷間鍛造工程と、 前記混合体を加熱して反応焼結させる反応焼結工程と、
からなることを特徴とするＴｉＡｌ合金と金属ファイバ
の複合製品の製造方法。 - 【請求項２】 前記高融点金属ファイバーは、Ｎｂ，Ｍ
ｏ，Ｗ，Ｔａ，Ｚｒのいずれかの純金属又はこれらを主
成分とする合金からなる、ことを特徴とする請求項１に
記載のＴｉＡｌ合金と金属ファイバの複合製品の製造方
法。 - 【請求項３】 更に、反応焼結後の混合体を、約１１０
０℃以上かつ約１４５０℃以下で保持し、ＴｉＡｌ合金
相をＴｉ−Ａｌ状態図における（α＋γ）相領域にす
る、ことを特徴とする請求項１に記載のＴｉＡｌ合金と
金属ファイバの複合製品の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8100823A JPH09287038A (ja) | 1996-04-23 | 1996-04-23 | ＴｉＡｌ合金と金属ファイバの複合製品の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8100823A JPH09287038A (ja) | 1996-04-23 | 1996-04-23 | ＴｉＡｌ合金と金属ファイバの複合製品の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09287038A true JPH09287038A (ja) | 1997-11-04 |
Family
ID=14284059
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8100823A Pending JPH09287038A (ja) | 1996-04-23 | 1996-04-23 | ＴｉＡｌ合金と金属ファイバの複合製品の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09287038A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008117802A1 (ja) * | 2007-03-26 | 2008-10-02 | Ihi Corporation | 耐熱部品 |
| CN100465309C (zh) * | 2006-09-22 | 2009-03-04 | 北京科技大学 | 一种利用放电等离子烧结制备高铌钛铝合金材料的方法 |
| US20120175047A1 (en) * | 2011-01-10 | 2012-07-12 | Snecma | Method for manufacturing a one-piece annular metal part having a reinforcing insert of composite material |
| WO2017199922A1 (ja) * | 2016-05-17 | 2017-11-23 | 株式会社小松製作所 | 耐摩耗部品およびその製造方法 |
| CN118773463A (zh) * | 2024-06-06 | 2024-10-15 | 山东中创新材料科技有限公司 | 一种高铌多孔层状钛铝合金板材的制备方法 |
-
1996
- 1996-04-23 JP JP8100823A patent/JPH09287038A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100465309C (zh) * | 2006-09-22 | 2009-03-04 | 北京科技大学 | 一种利用放电等离子烧结制备高铌钛铝合金材料的方法 |
| WO2008117802A1 (ja) * | 2007-03-26 | 2008-10-02 | Ihi Corporation | 耐熱部品 |
| JPWO2008117802A1 (ja) * | 2007-03-26 | 2010-07-15 | 株式会社Ihi | 耐熱部品 |
| EP2141262A4 (en) * | 2007-03-26 | 2011-07-13 | Ihi Corp | HEAT-RESISTANT COMPONENT |
| US20120175047A1 (en) * | 2011-01-10 | 2012-07-12 | Snecma | Method for manufacturing a one-piece annular metal part having a reinforcing insert of composite material |
| US8448837B2 (en) * | 2011-01-10 | 2013-05-28 | Snecma | Method for manufacturing a one-piece annular metal part having a reinforcing insert of composite material |
| WO2017199922A1 (ja) * | 2016-05-17 | 2017-11-23 | 株式会社小松製作所 | 耐摩耗部品およびその製造方法 |
| JP2017206852A (ja) * | 2016-05-17 | 2017-11-24 | 株式会社小松製作所 | 耐摩耗部品およびその製造方法 |
| CN109072591A (zh) * | 2016-05-17 | 2018-12-21 | 株式会社小松制作所 | 耐磨部件及其制造方法 |
| AU2017267771B2 (en) * | 2016-05-17 | 2019-10-03 | Komatsu Ltd. | Wear-resistant part and manufacturing method for same |
| US10835958B2 (en) | 2016-05-17 | 2020-11-17 | Komatsu Ltd. | Wear-resistant component and method for producing the same |
| AU2017267771C1 (en) * | 2016-05-17 | 2021-03-18 | Komatsu Ltd. | Wear-resistant part and manufacturing method for same |
| CN118773463A (zh) * | 2024-06-06 | 2024-10-15 | 山东中创新材料科技有限公司 | 一种高铌多孔层状钛铝合金板材的制备方法 |
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