JPS602637A - Ｎｉ基超合金の超塑性鍛造用ビレツトの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は微細結晶粒をもった超合金製品、特に超塑性鍛
造に適したＮ１基超合金の超塑性鍛造用ビレットの製造
方法に関する。

耐熱超合金材料を超塑性鍛造して各種形状物に加工成形
する場合、結晶粒を微細にすれば超塑性挙動が発現し、
複雑な形状のものが容易に得られることは既知の事実で
あり、そのため結晶粒を微細にすべく種々の方法が試み
られている。現在、研究開発され、実用に供されている
この種方法の有効な手段を大別すると、以下の各手段に
分類される。

即ち、先ずその第一の方法としては、耐熱超合金の溶融
流をタンディツシュを介しアルゴンガス等によるガスア
トマイズチャンバ内に滴下状に流下させ、溶滴を粉末化
させるとともに、この粉末体をカプセル内に充填し、再
結晶温度より低温下で慣用の押出プレスにより圧密化し
てこれを超塑性鍛造処理するものであり、第二の方法と
しては、粉末化並びにカプセル充填は第一の方法と同様
でよって加工成形するものであシ、第三の方法としては
、ガスアトマイズによる粉末化は第一、第二の方法と同
様であるが、得られた粉末化粒子に対して予め歪みを冷
間において付加する（ローラ通過による圧延、ボールミ
ルによる衝撃その他）処の冷間予歪付加処理を行い、処
理された粉末体をカプセルに充填し、これをＨ工Ｐプロ
セスにヨッて圧密化し、超塑性鍛造処理するものである
。しかし、これらの手段には次のようにそれぞれ問題点
がある。即ち第一の方法においては、その結晶粒微細化
のだめの慣用プレスによる押出時に外周と内部において
歪み量が異なるとともに、これによって加工発熱量が部
分的に異なることであって、均質化の点で好ましくなく
、更にその押出が再結晶温度以下の低温で行われるため
、変形抵抗が高く、大容量のプレスを必要とする点であ
り、また第二の方法においては、Ｈ工Ｐプロセスによっ
て圧密化したものを、２段階鍛造手段における第１段鍛
造によってその結晶微細化を図る時、この鍛造段階では
きわめて遅い歪速度を用いる必要がおいては、粉末状態
で冷間予歪付加処理を行っているため、第一、第二の方
法で生じる問題点はないが、その代りに冷間予歪付加工
程が増加することになるとともに、この工程処理時にお
いて、例えば圧延ロール通過による処理では、その微粒
子粉末がロール周面に付着し、これをブラシその他で掻
き落すことが必要で、この際ブラシ等からの破片の混入
による粉末体の汚染トラブル等が生じ易く、この種超合
金粉末による鍛造物の用途が航空機エンジンや発電機タ
ービン等の高熱、高負荷器材や部品に使用される関係上
、かかる粉末体以外の物質の混入は重大な事故を生じる
原因となるので、処理上の面倒において問題が生じるの
である。

本発明は以上の如き従来法の各問題点に鑑み、その解決
を図るべく、粉末の粒度と加熱温度との関係ならびにγ
′量（析出物量）に着目し、それらの条件を厳密にコン
トロールすることによって所望の結晶粒度をもった材料
を提供することを目的とするものである。

即ち、本発明は上記のような各種の問題点が余丁の温度
で成形固化し、成形体中に生じる結晶粒径を６μｍ以下
に制御するＮ１基超合金の超塑性鍛造用ビレットの製造
方法にある。

以下、更にこれを詳述すれば、先ず、本発明の第１の特
徴は５０μｍ以下の粉末で、γ′を５０〜９０体積％含
有する粉末を用いることであり、第２は、それらの粉末
を特に１１００℃以下の温度で成形固化することである
。

第１図はＮ１基超合金粉末の粒径に関し、Ｈ工Ｐ（熱間
静水下プレス）処理後の結晶粒径との関係を考察した結
果を図示しており、同図より一般に粉末の粒径が小さく
なればそれに伴ない結晶粒径も小さくなる傾向があるこ
とが直ちに理解される。

とりわけ、一般的に超塑性挙動を示すに有利な結晶粒は
出来るだけ微細粒であることが好ましいことは勿論であ
るが、超塑性鍛造に必要とされる結晶粒は６Ｉｍ程度と
思われる。換言すれば、６μｍは超塑性鍛造に必要とさ
れる上限の結晶粒である。

因に、この６μｍの結晶粒が上限であるとする点に超塑
性鍛造の長所の１つは変形抵抗の少い領域で鍛造するこ
とによって力量の小さな小型プレスで鍛造可能にあり、
この特徴を生かすだめには変形抵抗が１”　”ｒｒｒｍ
　２以下であることが必要とされる。

そのためには同図に徴すれば材料の結晶粒径は６μｍ以
下でなければならないことが理解されよう。

従って、結晶粒径６μｍは超塑性鍛造に必要とされる路
上限の結晶粒径であると云える。

そこで、再び第１図に転ずれば、粉末粒径５０μｍで、
加熱温度が１１００℃の時、その粉末に存在する結晶粒
の大きさは６Ｐｎであることが分る。

そして、これより粉末が粗くなったり温度が高過ぎたり
すると結晶粒は粗大化してゆく。

これは粉末粒径が５０戸以下で、かつ１１００℃以下の
温度で成形固化されることが必要な条件であることを示
しており、これを一方でも欠如することは超塑性鍛造に
必要な結晶粒度は得られない０ ことで、成形固化の手段は、Ｈ工Ｐ、鍛造、押出等の各
手段が含まれ、衝撃波を利用すれば常温次に、超合金の
強度であるが、超合金の強度はγ′（析出物量）によっ
て決まり、γ′量が６５体積％付近にて最強点が存在す
る。第３図はγ′量と破断寿命との関係を示すことによ
ってその強度を考察しており、８００℃、３５にζ２（
○印）、１０ｏｏ℃、１２ｔ２（△印）及０：　ｌ　Ｏ
Ｏ０℃、１０ＫＬ２（×印）のクリープ条件下で共に同
じ傾向を示し、６５〜７５体積％の間に最大点がみられ
る。

このγ′量は通常、ｇ、Ｔｉの量に比例し、その他Ｎｂ
　、　Ｔａ等も関与する。そしてγ′量が３０体積％以
上に々ると、通常の鍛造では加工困難となり、特に５０
体積％以上では超塑性鍛造でないと鍛造できなくなる。

第４図はＩ量とＡＡ　＋　Ｔｉ　＋　／２　＋　／２と
の関係を示しており、超塑性鍛造でないと加工できない
γ′量５０体積％のときのγ′生成元素の総量は約９％
となる。

従って、超塑性鍛造用としてはγ′量は５０体積％以上
が肝要である。しかし、Ｎ１基超合金の組成より１００
体積％は殆んど考えられないところか度である。

かくして、以上の′ような考察、検討を経て、本発明の
各条件は見出され、これによって結晶粒径６μｍ以下の
粉末で超塑性鍛造に用いて好適なビレットを得ることが
できる。

以下、更に実施例を掲げ、具体的に説明する。

実施例 Ａｒガスアトマイズで下記成分、 ０．０６０−１２．５０ｒ−１８，３Ｃｏ−３，１８Ｍ
ｏ　−５−ＩＡ７−４．４１Ｔｉ　−、Ｏ，’７４Ｖ−
残り阻 からなるγ′が６０体積％で粒径３０μｍ以下のＮ１基
超合金粉末を作りＨＩＰ処理によって下記の条件で成形
固化してビレットを製造した。

１１００℃×９００３×１時間保持 得られたビレットの密度は１００％の真密度比を示し、
組織を調べたところ結晶粒径は平均して５μｍであった
。

次いで、上記結晶粒径をもつ材料について１０５０℃、
歪速度８　Ｘ　］−０ｓｅＣで高温引張試験を行抵抗は
３０にζ２であり、かつそのときの伸びは１２％で超塑
性特性の発現は全く認められなかった。

本発明は以上のようにＮ１基超合金の粉末で、粒径が５
０μｍ以下、Ｉを５０〜９０体積％含有する粉末を１１
００℃以下の温度で成形固化し、成形体中の結晶粒径を
６戸以下に制御して超塑性鍛造用ビレットを製造する方
法であり、粉末の直径ならびにγ′を上記の如く設定し
、所要の温度で成形することにより超塑性挙動を示すビ
レットを容易に製造することができると共に、特にＩ量
を決めたことにより高強度Ｎ１基超合金の超塑性鍛造が
可能となシ、超合金粉末による各種鍛造の用途の拡大、
更によシ高強度製品の作成の上に顕著な効果を奏し、今
後における工業化に大なる期待かもた、れる方法である
。

【図面の簡単な説明】

第１図は種々の温度におけるＮ１基超合金＜　ｉ５０重
量％含有）の粉末粒径と結晶粒径との関係を示す図表、
第２図は各結晶粒径の歪速度と変形抵特許出願人　工業
技術院長 Ｗ１図 り宋Ｒ怪（μｍ） −１１− ７２図 びｆ与速度ｓ” 美３閉 ｒ’（ｖｏ１％）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、　Ａｒガスアトマイズで作られた直径が５０／ｌｌ
   Ｔ１以下で、かつγ′を５０〜９０体積％含有するＮ１
   基超合金粉末を１１００℃以下の温度で成形固化し、成
   形体中の結晶粒径を６μｍ以下として超塑性鍛造に適し
   た超合金ビレットを作成することを特徴とす