JPS6033329A - Ni基超塑性合金の製造法 - Google Patents
Ni基超塑性合金の製造法Info
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- JPS6033329A JPS6033329A JP58141149A JP14114983A JPS6033329A JP S6033329 A JPS6033329 A JP S6033329A JP 58141149 A JP58141149 A JP 58141149A JP 14114983 A JP14114983 A JP 14114983A JP S6033329 A JPS6033329 A JP S6033329A
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- JP
- Japan
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- alloy
- phase
- superplasticity
- superplastic
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は新規なNi基超塑性合金及びその製造法に関す
る。
る。
r′相析出強化型N1基超合金は強度が著しく高いため
鍛造ができず精密鋳造法で作製されるが、延性が極めて
小さい。しかし、Ni基超超合金結晶粒径を小さくすれ
ば超塑性変形が生じ延性が向上することが知られている
。Ni基超超合金通常り溶解鋳造方法では結晶粒が微細
化できないだめ粉末冶金法的手法によシ製造されている
。
鍛造ができず精密鋳造法で作製されるが、延性が極めて
小さい。しかし、Ni基超超合金結晶粒径を小さくすれ
ば超塑性変形が生じ延性が向上することが知られている
。Ni基超超合金通常り溶解鋳造方法では結晶粒が微細
化できないだめ粉末冶金法的手法によシ製造されている
。
超塑性変形に対しては結晶粒径が小さい程優れた性質を
発揮するが、従来技術による粉末冶金法では溶湯急冷が
離しいため、細かい粉末が作製できず、結果として結晶
粒径も5μm以下のものの製造が困難である。また、本
発明者らは、結晶粒径を単に微細化しただけでは低い温
度で十分な超塑性が得られないことを見い出し、本発明
に到った。
発揮するが、従来技術による粉末冶金法では溶湯急冷が
離しいため、細かい粉末が作製できず、結果として結晶
粒径も5μm以下のものの製造が困難である。また、本
発明者らは、結晶粒径を単に微細化しただけでは低い温
度で十分な超塑性が得られないことを見い出し、本発明
に到った。
本発明の目的は、低い温度で加工できるNi基超塑性合
金及びその製造法を提供するにある。
金及びその製造法を提供するにある。
本発明は、結晶粒径が5μm以下である合金の基地に、
粒径0.06μm以上のγ′相が形成されていることを
特徴とするNi基超塑性合金にある。
粒径0.06μm以上のγ′相が形成されていることを
特徴とするNi基超塑性合金にある。
γ′相はNi3Ati属間化合物からなシ、合金中のA
t量を1〜10重量%にすることが好ましする合金とし
て、重量でCO,05〜Q、3 % 、 CrlO〜2
5チ9MO2〜10チを含み、残部50チ以上のNiか
らなる合金が好ましい。また、この合金に、W2〜10
チ、COI〜20チ、BO,0,05〜0.1%及びZ
r0.01〜1%の少なくとも1種を含むNi基合金が
好ましい。
t量を1〜10重量%にすることが好ましする合金とし
て、重量でCO,05〜Q、3 % 、 CrlO〜2
5チ9MO2〜10チを含み、残部50チ以上のNiか
らなる合金が好ましい。また、この合金に、W2〜10
チ、COI〜20チ、BO,0,05〜0.1%及びZ
r0.01〜1%の少なくとも1種を含むNi基合金が
好ましい。
γ′相は、粒径0.1〜1μmが好ましい。特に、0.
2〜0.5μmが好捷しい。
2〜0.5μmが好捷しい。
本発明のNi基超塑性合金は、時効処理によってγ′相
を形成するNi基合金の溶湯を、101′C/秒以上の
速度で冷却凝固させ、好壕しくけ高速で回転するロール
表面に溶湯を注湯し、該ロール表面で10SC/秒以上
の速度で急冷凝固させ、得られた合金を所定温度で時効
し、粒径0.06μm以上の前記γ′相を析出させるこ
とを特徴とするNi基超塑性合金の製造法にある。
を形成するNi基合金の溶湯を、101′C/秒以上の
速度で冷却凝固させ、好壕しくけ高速で回転するロール
表面に溶湯を注湯し、該ロール表面で10SC/秒以上
の速度で急冷凝固させ、得られた合金を所定温度で時効
し、粒径0.06μm以上の前記γ′相を析出させるこ
とを特徴とするNi基超塑性合金の製造法にある。
ロールは鏡面研摩された表面を有し、その面に溶湯を注
湯する。ロールは銅、金、銀等の熱伝導性の高い金属か
らなるものが好ましい。
湯する。ロールは銅、金、銀等の熱伝導性の高い金属か
らなるものが好ましい。
時効温度は、900〜i、o o o t:”が好まし
く、これらの温度と時間との調整によって粒径0.06
μm以上のγ′相を析出させる。ロール法によって急冷
凝固させるには双ロール法によって製造す°るのが好ま
しい。溶湯から凝固までの冷却速度を106C/秒以上
で冷却しなければならない。このような冷却速度にする
ことにより5μm以下の結晶粒径を有する合金が得られ
る。
く、これらの温度と時間との調整によって粒径0.06
μm以上のγ′相を析出させる。ロール法によって急冷
凝固させるには双ロール法によって製造す°るのが好ま
しい。溶湯から凝固までの冷却速度を106C/秒以上
で冷却しなければならない。このような冷却速度にする
ことにより5μm以下の結晶粒径を有する合金が得られ
る。
第1表は、本発明の実施例に適用される試料の化学組成
(重量%)である。
(重量%)である。
表に示す合金の中から特に、1enf 80合金につい
て溶湯を高速で回転するロール表面に注湯し、薄帯を製
造した。得られた薄帯の形状は長さ約1500mm、幅
8〜10 mn、厚さ70μmである。
て溶湯を高速で回転するロール表面に注湯し、薄帯を製
造した。得られた薄帯の形状は長さ約1500mm、幅
8〜10 mn、厚さ70μmである。
Ni基合金の溶湯を石英ノズルよシ双ロールのロール間
に注湯し、溶融温度から凝固までの冷却速度を10’U
/秒以上になるようにした。
に注湯し、溶融温度から凝固までの冷却速度を10’U
/秒以上になるようにした。
(:第1図に得られた薄帯の断面の厚さ方向の透過!。
電子顕微鏡組織を示す。約1μm以下のセル組織よりな
っていることがわかる。また、第2図には、透過電子顕
微鏡像では、結晶がブラッグ条件を満足する時、該当個
所が黒く見えることを利用して結晶粒径の大きさを調べ
た結果を示す。第2図中央よりやや左側に犬の言上に黒
く見えている所がブラッグ条件を満たしている所である
が、その部分は結晶面が同一である一つの結晶粒であり
その大きさは、約3μmとなっている。なお、この結晶
粒はセルが5つあつまっていることが第2図より確認さ
れる。またこの結晶粒が大傾角粒界で囲まれていること
は確認ずみである。
っていることがわかる。また、第2図には、透過電子顕
微鏡像では、結晶がブラッグ条件を満足する時、該当個
所が黒く見えることを利用して結晶粒径の大きさを調べ
た結果を示す。第2図中央よりやや左側に犬の言上に黒
く見えている所がブラッグ条件を満たしている所である
が、その部分は結晶面が同一である一つの結晶粒であり
その大きさは、約3μmとなっている。なお、この結晶
粒はセルが5つあつまっていることが第2図より確認さ
れる。またこの結晶粒が大傾角粒界で囲まれていること
は確認ずみである。
第3図に、薄帯の高倍率電子顕微鏡組織を示す。
ここで、特徴的なことは、粒内にγ′相が析出していな
いことである。第1図で示したような微細組織を得るた
めには溶湯を非常に急冷する必要があるが、そのように
して作製した薄帯状Ni基超塑性合金には、前述の如く
溶湯急冷されたままの生現象を生じさせる場合、この作
製時の状態のままでは超塑性現象は発生しない。発生さ
せるためには r/相を合金内に析出させて、その大き
さ’6 o、 06μm以上にすることが必要である。
いことである。第1図で示したような微細組織を得るた
めには溶湯を非常に急冷する必要があるが、そのように
して作製した薄帯状Ni基超塑性合金には、前述の如く
溶湯急冷されたままの生現象を生じさせる場合、この作
製時の状態のままでは超塑性現象は発生しない。発生さ
せるためには r/相を合金内に析出させて、その大き
さ’6 o、 06μm以上にすることが必要である。
第4図は、前述の溶湯急冷した合金について900C及
び950Cで引張試験を実施した結果を示す線図である
。試料は厚さ70An1、幅20聴の薄帯を用い、90
襲まで伸ばして調らべた。
び950Cで引張試験を実施した結果を示す線図である
。試料は厚さ70An1、幅20聴の薄帯を用い、90
襲まで伸ばして調らべた。
超塑性は、変形応力σと歪速度εとの間において成立す
る(11式において、mが0.3以上の時に発生すると
いわれている。
る(11式において、mが0.3以上の時に発生すると
いわれている。
σ=にε ・・・・・・ (1)
(Kは材料定数であシ、mは歪速度感受性指数である。
)
図において、傾きがmに相当する。このmが0.3以上
だと超塑性を示す。第4図で、ロールのまま(点線)の
ものは、薄帯作製のままのもので6D、900Cの引張
試験の場合、mは0.24と特開昭GO−33329(
3) 小さく超塑性を示さない。しかし、950tZ’の場合
mは0.47と大きくなシ超塑性を示す。一方、その薄
帯を1000Cx6h (実線)時効処理したものは引
張試験をする前に予めγ′相を0.06μm以上に成長
させたものである。その900 tl’。
だと超塑性を示す。第4図で、ロールのまま(点線)の
ものは、薄帯作製のままのもので6D、900Cの引張
試験の場合、mは0.24と特開昭GO−33329(
3) 小さく超塑性を示さない。しかし、950tZ’の場合
mは0.47と大きくなシ超塑性を示す。一方、その薄
帯を1000Cx6h (実線)時効処理したものは引
張試験をする前に予めγ′相を0.06μm以上に成長
させたものである。その900 tl’。
950Cの試験結果はそれぞれmは0.3以上を示し、
超塑性を有している。ロールのままのものの900Cで
は超塑性を示さないのに、950Cで −示すというこ
と、また1000Cxa hの時効処理を施したもので
は900Cでも超塑性を示す。このような超塑性現象発
生の違いは、γ′相の大きさに原因していることを発明
者は明らかにすると′1r ・とができた。
超塑性を有している。ロールのままのものの900Cで
は超塑性を示さないのに、950Cで −示すというこ
と、また1000Cxa hの時効処理を施したもので
は900Cでも超塑性を示す。このような超塑性現象発
生の違いは、γ′相の大きさに原因していることを発明
者は明らかにすると′1r ・とができた。
一5□つ、よおい”’(900cや9.。0での試験後
の組織である。(a)は超塑性を示さなかったロールの
ままのものの900Cで試験した組織であるが、γ′相
は0.025μmと小さい。(b)はロールのままのも
のの950Cでの試験後の組織であるがγ′相は0.0
8μmと大きく、壕だmも0.47と大きく超塑性を示
している。(C)はロールのま1のもので超塑性を示さ
なかった900Cの1000CX6h熱処理をしたもの
の結果である。このγ′相は0.3μmと大きくなって
おり、mもo、45と大きく超塑性を示している。以上
の説明で明らかとなったが、γ′相の大きさが超塑性発
生の重要な鍵を握っており、本発明の最もM量な部分で
ある。特に結晶粒の大きさが小さくγ′相を析出してい
ないものけ、この茶件を満たさない限り、超塑性は示さ
ない。また、結晶粒径が5μm以下の時は、溶湯急冷さ
れた速度が一定以上大きいことから結晶粒が小さくなる
のであり、そのような時は一1γ′相が析出しないこと
から、管に結晶粒径5μm以下のNi基超超塑性合金本
発明に従って6らかしめγ′相の大きさを大きくしてお
く必要がある。なお、試験前にγ′相の大きさが0.0
6μmよりも小さくても試験中にγ′相は成長する。
の組織である。(a)は超塑性を示さなかったロールの
ままのものの900Cで試験した組織であるが、γ′相
は0.025μmと小さい。(b)はロールのままのも
のの950Cでの試験後の組織であるがγ′相は0.0
8μmと大きく、壕だmも0.47と大きく超塑性を示
している。(C)はロールのま1のもので超塑性を示さ
なかった900Cの1000CX6h熱処理をしたもの
の結果である。このγ′相は0.3μmと大きくなって
おり、mもo、45と大きく超塑性を示している。以上
の説明で明らかとなったが、γ′相の大きさが超塑性発
生の重要な鍵を握っており、本発明の最もM量な部分で
ある。特に結晶粒の大きさが小さくγ′相を析出してい
ないものけ、この茶件を満たさない限り、超塑性は示さ
ない。また、結晶粒径が5μm以下の時は、溶湯急冷さ
れた速度が一定以上大きいことから結晶粒が小さくなる
のであり、そのような時は一1γ′相が析出しないこと
から、管に結晶粒径5μm以下のNi基超超塑性合金本
発明に従って6らかしめγ′相の大きさを大きくしてお
く必要がある。なお、試験前にγ′相の大きさが0.0
6μmよりも小さくても試験中にγ′相は成長する。
その場合、0.06μm以上にγ′相が犬きくなれ鴫
―超塑性を示す。しかし、これもγ′相が0.06・’
4 m以上の大きさになったことから超塑性を示すので
あ、り、0.06μm以上になるような温度、時間で試
験すれば超塑性が得られる。
4 m以上の大きさになったことから超塑性を示すので
あ、り、0.06μm以上になるような温度、時間で試
験すれば超塑性が得られる。
きさを示す。明らかにγ′相は温度の上昇に従って成長
する。1000t:’の時効でγ′相は0.1μmであ
るが、第5図(C)より6h時効したものは0.3μm
となってお9時間増加によってγ′相は大きくなること
が明らかである。以上から、試験前にγl相の大きさが
いくら小さくてもγ′相の大きさを以上のような方法で
もって大きくすることができると同時に超塑性を示すこ
とがわかる。
する。1000t:’の時効でγ′相は0.1μmであ
るが、第5図(C)より6h時効したものは0.3μm
となってお9時間増加によってγ′相は大きくなること
が明らかである。以上から、試験前にγl相の大きさが
いくら小さくてもγ′相の大きさを以上のような方法で
もって大きくすることができると同時に超塑性を示すこ
とがわかる。
第7図に900C引張試験におけるγ′相の大きさとm
値の関係の一例を示す。図に示すように、γ′相の直径
を0.06μm以上にすれば、mは0.3よシ大きくな
って超塑性を示すようになる。
値の関係の一例を示す。図に示すように、γ′相の直径
を0.06μm以上にすれば、mは0.3よシ大きくな
って超塑性を示すようになる。
第8図はm値と伸び率との関係を示す線図である。この
図はNi基合金以外の7.n系等の合金の例を示すもの
である。図に示すように、伸び率とm値とは良い対応関
係のあることがわかる。しかし、本発明に係わるNi基
合金の場合、通常の伸形で超塑性を有するのであシ、本
発明において超、B′j*実施例に従えば、Ni基合金
も大きな伸びを示し、複雑形状の製品を作ることも可能
である。
図はNi基合金以外の7.n系等の合金の例を示すもの
である。図に示すように、伸び率とm値とは良い対応関
係のあることがわかる。しかし、本発明に係わるNi基
合金の場合、通常の伸形で超塑性を有するのであシ、本
発明において超、B′j*実施例に従えば、Ni基合金
も大きな伸びを示し、複雑形状の製品を作ることも可能
である。
第9図は、本発明のNi基超超塑性合金超塑性効果及び
接合効果を利用してflene 80の薄帯とflen
e F30の精門材を接合した例である。薄帯は前述と
同様に製造したものであり、精四祠は通常の方法で真空
溶解鋳造によって製造したものである。接合は加圧下で
950Cで2分加熱によって行った。ロールのままのも
のは接合に40 Kg /rrtm2の加圧を要したが
、1000Cで6h時効処理したものは半分の20Kg
/mm”で行うことができた。
接合効果を利用してflene 80の薄帯とflen
e F30の精門材を接合した例である。薄帯は前述と
同様に製造したものであり、精四祠は通常の方法で真空
溶解鋳造によって製造したものである。接合は加圧下で
950Cで2分加熱によって行った。ロールのままのも
のは接合に40 Kg /rrtm2の加圧を要したが
、1000Cで6h時効処理したものは半分の20Kg
/mm”で行うことができた。
本発明によれば、従来例を見ない同種Ni基合金同志の
接合が容易に可能となる。このような接合技術は本発明
による独特の効果である。さらに、本発明のNi基超超
塑性合金変形し易さを利用することによって、同種合金
の間に本発明薄帯Ni基超超塑性合金はさんで加工(変
形)することによって、同種合金の接合が可能となる。
接合が容易に可能となる。このような接合技術は本発明
による独特の効果である。さらに、本発明のNi基超超
塑性合金変形し易さを利用することによって、同種合金
の間に本発明薄帯Ni基超超塑性合金はさんで加工(変
形)することによって、同種合金の接合が可能となる。
この場合、接をされる製品は、同種合金の薄帯を使用で
きるた応接合部の強度低下のないものが得られる。また
、この場合本発明合金の変形がし易いことから接合する
2つの界面間の高い密着性が得られるの〔発明の効果〕 本発明によれば、低い温度で超塑性現象を有し、50%
以上の伸び率を有するNi基超超塑性合金得られる。
きるた応接合部の強度低下のないものが得られる。また
、この場合本発明合金の変形がし易いことから接合する
2つの界面間の高い密着性が得られるの〔発明の効果〕 本発明によれば、低い温度で超塑性現象を有し、50%
以上の伸び率を有するNi基超超塑性合金得られる。
第1図〜第3図はロールのままのNi基合金からなる薄
帯の断面の顕微鏡写真、第4図は引張強さと歪速度との
関係を示す線図、第5図は引張試験後の試料断面の顕微
鏡写真、第6図はγ′相の粒径と時効温度と、の関係を
示す線図、第7図はγ′相の粒径とm値との関係を示す
線図、第8図はm値と一様のび率との関係を示す線図、
第9図は拡散接合した接合材の接合部断面の顕微鏡写真
である。 特許出願人 工業技術院長 用田裕部 第 1 色 早 6 口 時効孟度 (°C) 第 7 」 t′相り 直イ釜 障舛っ 第1頁の続き 0発 明 者 1)口 和 夫 日立市幸町3丁目所内 0発 明 者 三 浦 裕 二 日立市幸町3丁目所内
帯の断面の顕微鏡写真、第4図は引張強さと歪速度との
関係を示す線図、第5図は引張試験後の試料断面の顕微
鏡写真、第6図はγ′相の粒径と時効温度と、の関係を
示す線図、第7図はγ′相の粒径とm値との関係を示す
線図、第8図はm値と一様のび率との関係を示す線図、
第9図は拡散接合した接合材の接合部断面の顕微鏡写真
である。 特許出願人 工業技術院長 用田裕部 第 1 色 早 6 口 時効孟度 (°C) 第 7 」 t′相り 直イ釜 障舛っ 第1頁の続き 0発 明 者 1)口 和 夫 日立市幸町3丁目所内 0発 明 者 三 浦 裕 二 日立市幸町3丁目所内
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、結晶粒径が5μm以下である合金の基地に、粒径0
.06μm以上のγ′相が析出していることを特徴とす
るNi基超塑性合金。 2、特許請求の範囲第1項において、前記合金はA11
〜10重量%を含むことを特徴とするNi基超塑性合金
。 3、特許請求の範囲第1項又は第2項において、前記合
金はTi及びNbの少なくとも1種を1〜15重量%含
むことを特徴とするNi基超塑性合金。 4、特許請求の範囲第1項〜第3項のいずれかにおいて
、前記合金はTa1〜30重量%を含むことを特徴とす
るNi基超塑性合金。 5、特許請求の範囲第1項〜第4項のいずれかにおいて
、前記合金は重量で、C0,05〜0.3 % 。 Cr1O〜25%及びMO2〜10%を含み、残部実質
的にNiからなることを特徴とするNi基超塑性合金。 6、特許請求の範囲第5項において、前記合金は重量で
、W2〜10%、001〜20%、BO,005〜0.
1 m及びZrO,01〜1%の少なくとも1つを含み
、Ni 50%以上であることを特徴とするNi基超塑
性合金。 7、時効処理によってγ′相を形成するNi基合金の溶
湯を、106C/秒以上の冷却速度で凝固させ、その合
金を所定温度で時効処理し、粒径0.06μm以上のγ
′相を析出させることを特徴とするNi基超塑性合金の
製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58141149A JPS6033329A (ja) | 1983-08-03 | 1983-08-03 | Ni基超塑性合金の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58141149A JPS6033329A (ja) | 1983-08-03 | 1983-08-03 | Ni基超塑性合金の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6033329A true JPS6033329A (ja) | 1985-02-20 |
| JPS619375B2 JPS619375B2 (ja) | 1986-03-22 |
Family
ID=15285281
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58141149A Granted JPS6033329A (ja) | 1983-08-03 | 1983-08-03 | Ni基超塑性合金の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6033329A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02166260A (ja) * | 1988-12-13 | 1990-06-26 | General Electric Co <Ge> | 耐疲労亀裂進展性のニッケル基物品および合金並びに製造方法 |
| US8512488B2 (en) | 2006-08-25 | 2013-08-20 | Hitachi, Ltd. | Ni—Fe based forging superalloy excellent in high-temperature strength and high-temperature ductility, method of manufacturing the same, and steam turbine rotor |
| CN103388091A (zh) * | 2013-08-02 | 2013-11-13 | 北京科大京都高新技术有限公司 | 一种耐磨耐蚀镍基高温合金 |
| JP2015178671A (ja) * | 2014-02-28 | 2015-10-08 | 大同特殊鋼株式会社 | 自動車用ターボチャージャのタービンホイール及びその製造方法 |
-
1983
- 1983-08-03 JP JP58141149A patent/JPS6033329A/ja active Granted
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02166260A (ja) * | 1988-12-13 | 1990-06-26 | General Electric Co <Ge> | 耐疲労亀裂進展性のニッケル基物品および合金並びに製造方法 |
| US8512488B2 (en) | 2006-08-25 | 2013-08-20 | Hitachi, Ltd. | Ni—Fe based forging superalloy excellent in high-temperature strength and high-temperature ductility, method of manufacturing the same, and steam turbine rotor |
| CN103388091A (zh) * | 2013-08-02 | 2013-11-13 | 北京科大京都高新技术有限公司 | 一种耐磨耐蚀镍基高温合金 |
| JP2015178671A (ja) * | 2014-02-28 | 2015-10-08 | 大同特殊鋼株式会社 | 自動車用ターボチャージャのタービンホイール及びその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS619375B2 (ja) | 1986-03-22 |
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