JPS6280245A - ガス霧化により製造される分散強化コバルト―クロム―モリブデン合金及びその製法 - Google Patents
ガス霧化により製造される分散強化コバルト―クロム―モリブデン合金及びその製法Info
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- JPS6280245A JPS6280245A JP61190412A JP19041286A JPS6280245A JP S6280245 A JPS6280245 A JP S6280245A JP 61190412 A JP61190412 A JP 61190412A JP 19041286 A JP19041286 A JP 19041286A JP S6280245 A JPS6280245 A JP S6280245A
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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】
本発明は実質的な割合のクロムおよびモリブデンを他の
合金成分、特に酸化物の微細分数を与える成分と共に含
有し、ガス霧化法(gas atoml−ZatlOn
)により製造される、コバルトを基体とする合金に関
する。また本発明はこれらの合金の製法およびこれらか
ら製造される人工補装具に関する。
合金成分、特に酸化物の微細分数を与える成分と共に含
有し、ガス霧化法(gas atoml−ZatlOn
)により製造される、コバルトを基体とする合金に関
する。また本発明はこれらの合金の製法およびこれらか
ら製造される人工補装具に関する。
本発明の合金は当技術分野で゛スーパーアロイ”として
知られている群に含まれる。
知られている群に含まれる。
1スーパーアロイ”という語は、特に高い強度。
良好な機械的特性および耐食性ならびに安定なミクロ組
織を備えた合金を一般に表わす技術用語である。特に興
味深いものは、きわめて高い温度での熱処理ののち高い
強度特性(および安定なミクロ組織)をさらに保有する
合金である。
織を備えた合金を一般に表わす技術用語である。特に興
味深いものは、きわめて高い温度での熱処理ののち高い
強度特性(および安定なミクロ組織)をさらに保有する
合金である。
既知のパイタリウム(V1tall工um、登録簡額)
合金は多数の整形外科用品として有効に用いられている
耐食性の高いコバルト/クロム合金である。
合金は多数の整形外科用品として有効に用いられている
耐食性の高いコバルト/クロム合金である。
パイタリウム合金の一般的組成は下記のものである。
炭素 0.25
ケイ素 0.75
マンガン 0.70
クロム 28.00
モリブデン 5.50
コバルト 64.80
パイタリウム合金はその多数の好ましい特性は。
たとえば高い周囲温度強度および疲れ強さ、耐摩耗性、
生物適合性、ならびに特に耐食性のため整形外科用に、
特に人工補装具として広く用いられている。整形外科用
移植材料の分野で特に有用な開発は、移植体の固着性を
高めるためにパイタリウム合金の表面知多層の球状パイ
タリウム合金の形の多孔質被膜を施すことである。しか
し多孔質被膜の出現によって焼結て必要な高温のため構
造バイタリウム合金の疲れ強さが若干失われる可能性が
ある。従って、疲れ強さb″−最大となる股関節移植体
用のパイタリウム塁合金を提供する必要がある。
生物適合性、ならびに特に耐食性のため整形外科用に、
特に人工補装具として広く用いられている。整形外科用
移植材料の分野で特に有用な開発は、移植体の固着性を
高めるためにパイタリウム合金の表面知多層の球状パイ
タリウム合金の形の多孔質被膜を施すことである。しか
し多孔質被膜の出現によって焼結て必要な高温のため構
造バイタリウム合金の疲れ強さが若干失われる可能性が
ある。従って、疲れ強さb″−最大となる股関節移植体
用のパイタリウム塁合金を提供する必要がある。
一定の合金の特性はその組成、および各種合金成分が最
終合金に形成される様式に依存することは知られている
。合金製造の一方法は1機械的合金法”として知られ、
この方法は均一に分散した酸化物を含む均質複合粒子を
製造するのに理想的である。この方法は“機械的合金法
による分散強化スーパーアロイ7と題する報文(ジョン
・ニス−ベンジャミン、メタルルジカル・トランザク7
ヨンズ、1巻、1970年10月、294ろ頁〕に記載
されている。
終合金に形成される様式に依存することは知られている
。合金製造の一方法は1機械的合金法”として知られ、
この方法は均一に分散した酸化物を含む均質複合粒子を
製造するのに理想的である。この方法は“機械的合金法
による分散強化スーパーアロイ7と題する報文(ジョン
・ニス−ベンジャミン、メタルルジカル・トランザク7
ヨンズ、1巻、1970年10月、294ろ頁〕に記載
されている。
米国特許第3.591,562号明細書(1971年7
月6日発行、ジョン・ニス・ベンジャミン)に、機械的
合金法てより製造された複合合金粉末が示されている。
月6日発行、ジョン・ニス・ベンジャミン)に、機械的
合金法てより製造された複合合金粉末が示されている。
含金組成物にある種の選ばハた酸化物を含有させろこと
によって最終合金の特性を改良することができ、機械的
合金法により製造された嘔゛化物分散強化(0,D、S
、)スーパーアロイは、熱的損傷に抵抗しかつ合金の設
計に際していっそう犬キナ自由度を与える安定な酸化物
の分赦物が存在することにより高温強度および安定性を
示す。
によって最終合金の特性を改良することができ、機械的
合金法により製造された嘔゛化物分散強化(0,D、S
、)スーパーアロイは、熱的損傷に抵抗しかつ合金の設
計に際していっそう犬キナ自由度を与える安定な酸化物
の分赦物が存在することにより高温強度および安定性を
示す。
たとえば、O,D、S0機械的合金法により製造された
改良コバルト−クロムスーパーアロイは、パイタリウム
合金に一般的な高い耐食性のみでなく、優れた室温強度
(引張りおよび疲れ)特性をも備えており、これらの特
性は過酷な温度条件に暴露されたのちも実質的に保存さ
れる。しかし、この改良された合金は優れた強度特性お
よび高温安定性を備えており、これによりいかなる先行
技術の合金よりもきわめて優れたものとなってはいるが
、これは一般の高温作業用としては延性が不十分である
。
改良コバルト−クロムスーパーアロイは、パイタリウム
合金に一般的な高い耐食性のみでなく、優れた室温強度
(引張りおよび疲れ)特性をも備えており、これらの特
性は過酷な温度条件に暴露されたのちも実質的に保存さ
れる。しかし、この改良された合金は優れた強度特性お
よび高温安定性を備えており、これによりいかなる先行
技術の合金よりもきわめて優れたものとなってはいるが
、これは一般の高温作業用としては延性が不十分である
。
意外にも本発明者らは、少量の酸化物および窒化物な含
む台金を上記の機械的合金法ではなくガス霧化および適
切な熱的機械的処理により製造すると、大幅に高められ
た匙性および結果的に良好な高温作業性を備えた合金が
得られることを見出した。
む台金を上記の機械的合金法ではなくガス霧化および適
切な熱的機械的処理により製造すると、大幅に高められ
た匙性および結果的に良好な高温作業性を備えた合金が
得られることを見出した。
金属のガス霧化法は特定の粉末特性、たとえば特定の平
均粒度、粒度分布、および粒子形状を備えた合金粉末を
製造するための既知の方法である。
均粒度、粒度分布、および粒子形状を備えた合金粉末を
製造するための既知の方法である。
これらの特性は粉末の圧縮により製造さ4る固体合金の
機械的特性に影響を与える。一般的なガス霧化法はたと
えばASMハンドブック、第9版。
機械的特性に影響を与える。一般的なガス霧化法はたと
えばASMハンドブック、第9版。
7巻、粉末冶金学、25〜68頁(米国金属学会。
オハイオ州メタルズ・パーク、1984年)に記載され
ている。
ている。
本発明によれば、高温暴露後に微細な同軸結晶構造をも
ち、ガス霧化により製造され、本質的に下記の重量%組
成 クロム 26〜50 モリブデン5−7 マンガン 0〜1 ケイ素 0〜1 鉄 0〜0.75ニッケル
O−2,5 炭素 0〜0.55 窒素 0〜0.30 酸素 [1,005−0,20 酸化物形成金属 0.05−2.0 からなり、残部は痕跡量の付随する不純物を除いてコバ
ルトであり;上記において酸化物形成金属は周期表の、
lA、IA、IBまたは[%lB族の金属であり、これ
は高温安定性、非成長性(non −aCCr6tln
e )の微細な酸化物粒子を形成し、この酸化物はスト
リツクス金属の酸化物よりも大きな生成の自由エネルギ
ーをもち、分教相中忙存在する、高強度、耐食性、高温
安定性の延性合金であって;この合金がガス霧化による
製造、熱機械的処理およびさらに高温暴露ののち110
3〜1379MFa (160〜200ksl)ノ極限
引張強さ、517−690MP&(75−100ksl
)の0.2%オフセット降伏強さ、37〜60%の伸び
、および107サイクル(回転ビーム)において483
〜655MPa (70〜95ksl)ノiし強すe
<sツ合金b’−提供される。
ち、ガス霧化により製造され、本質的に下記の重量%組
成 クロム 26〜50 モリブデン5−7 マンガン 0〜1 ケイ素 0〜1 鉄 0〜0.75ニッケル
O−2,5 炭素 0〜0.55 窒素 0〜0.30 酸素 [1,005−0,20 酸化物形成金属 0.05−2.0 からなり、残部は痕跡量の付随する不純物を除いてコバ
ルトであり;上記において酸化物形成金属は周期表の、
lA、IA、IBまたは[%lB族の金属であり、これ
は高温安定性、非成長性(non −aCCr6tln
e )の微細な酸化物粒子を形成し、この酸化物はスト
リツクス金属の酸化物よりも大きな生成の自由エネルギ
ーをもち、分教相中忙存在する、高強度、耐食性、高温
安定性の延性合金であって;この合金がガス霧化による
製造、熱機械的処理およびさらに高温暴露ののち110
3〜1379MFa (160〜200ksl)ノ極限
引張強さ、517−690MP&(75−100ksl
)の0.2%オフセット降伏強さ、37〜60%の伸び
、および107サイクル(回転ビーム)において483
〜655MPa (70〜95ksl)ノiし強すe
<sツ合金b’−提供される。
ここで用いられる1痕跡量の付随する不純物”という表
現は、目的とする合金広分の純度がいかなるものであっ
ても少量保有されるのが避けられないがその存在が最終
合金の特性に実質的な影響を与えることはない物質を意
味するものとする。
現は、目的とする合金広分の純度がいかなるものであっ
ても少量保有されるのが避けられないがその存在が最終
合金の特性に実質的な影響を与えることはない物質を意
味するものとする。
本発明は、実質的に窒素、不活性ガスまたはそれらの混
合物からなる雰囲気下に、本質的に下記の重量%組成 クロム 26−50 モリブデン 5−7 マンガン 0〜1 ケイ素 0〜1 鉄 0〜0.75ニッケル
O−2,5 炭素 0〜0.55 窒素 0〜040 酸素 0.003−0.20 酸化物形成金属 0.05−2.0 からなり、残部が痕跡量の付随する不純物を除いてコバ
ルトであり、この酸化物形成金属は周期表の[A、
IA、IBまたはIVB族の金属である(これは高温安
定性、非成長性の微細な酸化物を形成し、この酸化物は
マ) 17ツクス金属の酸化物よりも大きな生成の自由
エネルギーをもち1分散相中に存在する)合金混合物を
溶融し、その際コバルト、クロム、モリブデンおよび炭
素をまず装填し、得られた装填物に窒素および/または
不活性ガスを送入し、1454℃(2650°F)〜1
5ろB”C(2800°F)の範囲内の温度で溶融し、
次いでマンガンおよびケイ素を添加し、その間溶融混合
物の温度を1510°C(2750’F)以下に保持し
、次いで酸化物形成金属を添加し、これはもとの混合物
中に存在する酸素に対するゲッターとして作用すること
により分散した酸化物を与え、窒素はは窒素雰囲気から
導入されて窒化物として存在し;溶融混合物をガス霧化
して微細な酸化物分散物を含む合金粉末を製造し、欠い
でこの合金粉末を熱的機械的に処理して1103−13
79MPa(160〜200ksl) ノ極1(fi引
張強さ、517〜690MPa(75〜1100ksの
0.2%オフセット降伏強さ、37〜60%の伸び、お
よび10サイクル(回転ビーム)において4i〜655
M、Pa(70〜95 pSl )の疲れ強さをもつ合
金となすことよりなる、高温処理後に微細な同軸結晶構
造をもつ高強度、耐食性、高温安定性の延性合金の製法
を提供する。
合物からなる雰囲気下に、本質的に下記の重量%組成 クロム 26−50 モリブデン 5−7 マンガン 0〜1 ケイ素 0〜1 鉄 0〜0.75ニッケル
O−2,5 炭素 0〜0.55 窒素 0〜040 酸素 0.003−0.20 酸化物形成金属 0.05−2.0 からなり、残部が痕跡量の付随する不純物を除いてコバ
ルトであり、この酸化物形成金属は周期表の[A、
IA、IBまたはIVB族の金属である(これは高温安
定性、非成長性の微細な酸化物を形成し、この酸化物は
マ) 17ツクス金属の酸化物よりも大きな生成の自由
エネルギーをもち1分散相中に存在する)合金混合物を
溶融し、その際コバルト、クロム、モリブデンおよび炭
素をまず装填し、得られた装填物に窒素および/または
不活性ガスを送入し、1454℃(2650°F)〜1
5ろB”C(2800°F)の範囲内の温度で溶融し、
次いでマンガンおよびケイ素を添加し、その間溶融混合
物の温度を1510°C(2750’F)以下に保持し
、次いで酸化物形成金属を添加し、これはもとの混合物
中に存在する酸素に対するゲッターとして作用すること
により分散した酸化物を与え、窒素はは窒素雰囲気から
導入されて窒化物として存在し;溶融混合物をガス霧化
して微細な酸化物分散物を含む合金粉末を製造し、欠い
でこの合金粉末を熱的機械的に処理して1103−13
79MPa(160〜200ksl) ノ極1(fi引
張強さ、517〜690MPa(75〜1100ksの
0.2%オフセット降伏強さ、37〜60%の伸び、お
よび10サイクル(回転ビーム)において4i〜655
M、Pa(70〜95 pSl )の疲れ強さをもつ合
金となすことよりなる、高温処理後に微細な同軸結晶構
造をもつ高強度、耐食性、高温安定性の延性合金の製法
を提供する。
本発明はさらに、高温に暴露されたのち微細な同軸結晶
構造をもち、ガス霧化法により製造され。
構造をもち、ガス霧化法により製造され。
前記の重量%組成をもつ、高力、耐食性、高温安定性、
延性の合金を鋳造することにより製造される人工補装具
を提供する。人工補装具の製造に用いられる実際の方法
は、好ましくは標準的な鍛造法、たとえば股関節幹の製
造に慣用されるものである。本発明の特に好ましい形態
は前記により製造された。多孔質被膜を施された人工補
装具である。代表的な人工補装具の例は人工股関節であ
る。
延性の合金を鋳造することにより製造される人工補装具
を提供する。人工補装具の製造に用いられる実際の方法
は、好ましくは標準的な鍛造法、たとえば股関節幹の製
造に慣用されるものである。本発明の特に好ましい形態
は前記により製造された。多孔質被膜を施された人工補
装具である。代表的な人工補装具の例は人工股関節であ
る。
本発明方法により製造されたODS合金において微細な
酸化物分散物を与える酸化物は、マド11ツクス金属、
すなわちコバルト−クロム−モリブデン基体金属よりも
大きな生成の自由エネルギーをもつ耐火性酸化物である
。さらに酸化物は分散相中で非成長性の微粒子を形成す
べく調製されなければならない。適切な耐火性酸化物の
例はべり11 ラム、マグネシウム、カルシウム、アル
ミニウム、イツトリウム、ランタン、セリクム、チタン
。
酸化物分散物を与える酸化物は、マド11ツクス金属、
すなわちコバルト−クロム−モリブデン基体金属よりも
大きな生成の自由エネルギーをもつ耐火性酸化物である
。さらに酸化物は分散相中で非成長性の微粒子を形成す
べく調製されなければならない。適切な耐火性酸化物の
例はべり11 ラム、マグネシウム、カルシウム、アル
ミニウム、イツトリウム、ランタン、セリクム、チタン
。
ジルコニウム、ハフニウムおよびトリウムの酸化物であ
る。好ましい耐火性酸化物形成金属はアルミニウム、ラ
ンタンおよびイツトリウムである。
る。好ましい耐火性酸化物形成金属はアルミニウム、ラ
ンタンおよびイツトリウムである。
特に好ましい本発明の合金は、酸化物形成金属がアルミ
ニウム、ランタンまたはそれらの混合物であるものであ
る。
ニウム、ランタンまたはそれらの混合物であるものであ
る。
微細な酸化物分散物の存在により合金が強化され、ガス
霧化による製造および熱的機械的処理によって延性が高
められる。得られる改良合金をここではガス霧化分散強
化(GADS)@−金と呼ぶ。
霧化による製造および熱的機械的処理によって延性が高
められる。得られる改良合金をここではガス霧化分散強
化(GADS)@−金と呼ぶ。
本発明の好ましい形態は、重量%組成がクロム
26.47−27.27モリブデン 5.5
0〜 6.01マンガン 0.75− 0.
78ケイ素 0.70〜 0.71鉄
0.066−0.520ニッケル
0.(1n 2−0.187炭素 0.09
−0.11 窒素 0.10〜0.26 酸 素 o、ooss−o、rz6
−アルミニウム 0.40〜0.81ランタン
O−0,15であり、残部は痕跡量の
付随する不純物を除き、コバルトである、前記の高強度
、耐食性、高温安定性、延性のCAD3合金である。
26.47−27.27モリブデン 5.5
0〜 6.01マンガン 0.75− 0.
78ケイ素 0.70〜 0.71鉄
0.066−0.520ニッケル
0.(1n 2−0.187炭素 0.09
−0.11 窒素 0.10〜0.26 酸 素 o、ooss−o、rz6
−アルミニウム 0.40〜0.81ランタン
O−0,15であり、残部は痕跡量の
付随する不純物を除き、コバルトである、前記の高強度
、耐食性、高温安定性、延性のCAD3合金である。
本発明の特に好ましい形態は1重量%組成がクロム
27.24 モリブデン 5.97 マンガン 0.74 ケイ素 0.71 鉄 0.215ニッケル
0.053 炭素 0.09 窒素 0.21 酸素 0.0038 アルミニウム 0.45 ランタン 0.022 であり、残部が痕跡量の付随する不純物を除いてコバル
トであり、ガス霧化による製造、熱的機械的処理、およ
びさらに高温暴露後′/c58.7%の伸びを示すGA
DS合金である。
27.24 モリブデン 5.97 マンガン 0.74 ケイ素 0.71 鉄 0.215ニッケル
0.053 炭素 0.09 窒素 0.21 酸素 0.0038 アルミニウム 0.45 ランタン 0.022 であり、残部が痕跡量の付随する不純物を除いてコバル
トであり、ガス霧化による製造、熱的機械的処理、およ
びさらに高温暴露後′/c58.7%の伸びを示すGA
DS合金である。
他の好ましい種類は1重量%組成が
クロム 26.81
モリブデン 5.97
マンガン 0.74
ケイ素 0.70
鉄 0.52
ニッケル 0.094
炭素 0.09
窒素 0.22
酸素 0.0142
アルミニウム 0,47
ランタン 0.15
であり、残部が痕跡量の付随する不純物を除いてコバル
トであり、ガス霧化による製造、熱的機械的処理、およ
びさらに高温暴露後に51.0%の伸びの示すものであ
るCADS合金である。
トであり、ガス霧化による製造、熱的機械的処理、およ
びさらに高温暴露後に51.0%の伸びの示すものであ
るCADS合金である。
本発明の高強度、耐食性、高温安定性、延性のCADS
合金はガス霧化により粉末状で製造され。
合金はガス霧化により粉末状で製造され。
得られる粉末が熱的機械的処理により圧縮されて固体合
金が得られ、これをたとえば鍛造により加工して人工補
装物を製造することができる。
金が得られ、これをたとえば鍛造により加工して人工補
装物を製造することができる。
ガス霧化は目的とする合金成分をたとえば実質的に窒素
、不活性ガスまたはそれらの混合物からなる雰囲気下に
誘導溶融することにより溶融させることによって行われ
る。合金成分は混合物に前記の順序で装入される。次い
で溶融した混合物を当技術分野で知られているガス霧化
法に従ってガス霧化する。
、不活性ガスまたはそれらの混合物からなる雰囲気下に
誘導溶融することにより溶融させることによって行われ
る。合金成分は混合物に前記の順序で装入される。次い
で溶融した混合物を当技術分野で知られているガス霧化
法に従ってガス霧化する。
ガス霧化を実施するのに適した装置を添付の図面に概略
的に示す。
的に示す。
添付の図面は、本発明疋従ってガス霧化処理を行うのに
適した装置の断面概略図である。
適した装置の断面概略図である。
図面に示した装置シミ#融室1からなり、ここに炉2が
含まれ、ここで合金成分が窒素雰囲気下に溶融され″C
出融混合吻6を形成する。炉から溶融物はタンデツ/ユ
4へ注入され、これから出る溶融混合物流はノズル5に
より制御されて排出流6となり、霧化帯域7で終結する
。溶融金属の霧化は、プレナム8から供給され、高圧(
たとえば700〜750 p、S、1.)下にノズル9
を通って霧化帯域へ供給される不活性ガス(たとえば窒
素)によつ1行われ、これは緋化帯域で溶融合金を霧化
して均質な粉末10となし、これは微粒子カーテンとし
て垂直塔11内を塔の基底にある液体り素で冷却された
採集車12へ下降する。ガスは垂直塔の側壁にある排気
管16を通って排出される。
含まれ、ここで合金成分が窒素雰囲気下に溶融され″C
出融混合吻6を形成する。炉から溶融物はタンデツ/ユ
4へ注入され、これから出る溶融混合物流はノズル5に
より制御されて排出流6となり、霧化帯域7で終結する
。溶融金属の霧化は、プレナム8から供給され、高圧(
たとえば700〜750 p、S、1.)下にノズル9
を通って霧化帯域へ供給される不活性ガス(たとえば窒
素)によつ1行われ、これは緋化帯域で溶融合金を霧化
して均質な粉末10となし、これは微粒子カーテンとし
て垂直塔11内を塔の基底にある液体り素で冷却された
採集車12へ下降する。ガスは垂直塔の側壁にある排気
管16を通って排出される。
以下の実施例および実験結果は本発明によるGADS会
金の製造および試験を示す。
金の製造および試験を示す。
実施例 1
下記の重量%組成をもつ合金を与える合金成分の150
ポンド(約68縁)混合物を以下の方法により窒素雰囲
気下で誘導溶融した。
ポンド(約68縁)混合物を以下の方法により窒素雰囲
気下で誘導溶融した。
クロム 26.47
モリブデン 5.5
マンガン 0.78
ケイ素 0.71
アルミニウム 、、 0.40
ニッケル 0.002
鉄 0.1166炭素
0.09 酸素 0.016 窒素 0.10 ランタン 0.04 コバルト 残 部 コバルト、クロム、モリブデンおよび炭素の原料成分を
炉に装填した(図面参照)。組成物の最終分析に際して
現われる鉄およびニッケルは故意に添加し、たものでな
く、コバルトおよびクロムを含有する合金には常に少量
存在する点を留意すべきである。本発明の合金、特に人
工補装具に用いらねるものの場合、ニッケル含量は可卵
な限り低く保たれる。
0.09 酸素 0.016 窒素 0.10 ランタン 0.04 コバルト 残 部 コバルト、クロム、モリブデンおよび炭素の原料成分を
炉に装填した(図面参照)。組成物の最終分析に際して
現われる鉄およびニッケルは故意に添加し、たものでな
く、コバルトおよびクロムを含有する合金には常に少量
存在する点を留意すべきである。本発明の合金、特に人
工補装具に用いらねるものの場合、ニッケル含量は可卵
な限り低く保たれる。
上記装填物を入れた炉を250?FIの圧力にまで排気
し、欠いで0.5気圧の窒素を送入した。
し、欠いで0.5気圧の窒素を送入した。
合金粉末を1482℃(2700°F)の温度で銹導溶
硲、させた。
硲、させた。
マンガンおよびケイ素成分を溶@’IIIJ’に、添加
した。
した。
@融物の温度を調べ、約1510℃(2750°F)以
下に保った。
下に保った。
アルミニウムおよびランタンを溶融物に添加した。
アルミニウムおよびランタンを合金混合物中で@すさせ
た直後に溶段混合物な夕/デツ7ユ(図面参照)に注入
し、溶融物をノズルから送り出し、約700 p、S、
l、 (約49 F’−9/cm2)の圧力のアルゴン
ガスで霧1ヒした。
た直後に溶段混合物な夕/デツ7ユ(図面参照)に注入
し、溶融物をノズルから送り出し、約700 p、S、
l、 (約49 F’−9/cm2)の圧力のアルゴン
ガスで霧1ヒした。
篩分けして粗大な+60メツシユの粒子を除いたのち、
を記で製造されたガス霧化粉末を軟婚製の缶て充填し、
次いでこれを204℃(400°F)で10ミクロン/
分の漏出速度に排気1−1密封した。次いでこの合金を
1400)ンのプレス中で1121℃(2050°F)
または1177℃(2150°F)の温度において押出
比9:1で押出した。いずれの場合も押出しの前知ビレ
ットを押出し温度に4時間加熱した。潤滑処理は油を基
剤とするグラフアイ)Kより行われた。いずれの温度に
おいても押出しに際して問題は起こらなかった。いずれ
の場合も押出棒の寸法は軟鋼缶材料を含めて直径58.
1slJ(1,5インチ)であった。欠いで押出棒を酸
洗いして缶材料を除去し、熱加工用にNl!製した。
を記で製造されたガス霧化粉末を軟婚製の缶て充填し、
次いでこれを204℃(400°F)で10ミクロン/
分の漏出速度に排気1−1密封した。次いでこの合金を
1400)ンのプレス中で1121℃(2050°F)
または1177℃(2150°F)の温度において押出
比9:1で押出した。いずれの場合も押出しの前知ビレ
ットを押出し温度に4時間加熱した。潤滑処理は油を基
剤とするグラフアイ)Kより行われた。いずれの温度に
おいても押出しに際して問題は起こらなかった。いずれ
の場合も押出棒の寸法は軟鋼缶材料を含めて直径58.
1slJ(1,5インチ)であった。欠いで押出棒を酸
洗いして缶材料を除去し、熱加工用にNl!製した。
押出し後に棒を熱スェージ加工および鍛造し、合金の熱
加工性を評価した。
加工性を評価した。
現在、鍛造高力(FH8、登録商標)バイタ11ウム合
金から鍛造股関節人工補装具の製造に採用されているも
のと同一の操作順序によりと記の合金を加工した。
金から鍛造股関節人工補装具の製造に採用されているも
のと同一の操作順序によりと記の合金を加工した。
押出された棒を長さ約22インチ(約56 cm )の
実質的に等しい2片に切断し、各月を871℃(160
0°F)に0.5時間およびスェージ加工温度に1時間
予熱したのちそれぞれ約1066℃(1950°F)お
よび(1121℃(2050°F)で1時間、スェージ
加工した。押出棒は54.9w(1,375インチ)か
ら、4種のパスすなわち51.7 #J(1,248イ
ンチ)、27.7m(1,089インチ)、23.6m
m(0,929インチ)1次いで21,0闘(0,82
5インチ)を採用してスェージ加工され、その際各パス
後に再加熱を行った。
実質的に等しい2片に切断し、各月を871℃(160
0°F)に0.5時間およびスェージ加工温度に1時間
予熱したのちそれぞれ約1066℃(1950°F)お
よび(1121℃(2050°F)で1時間、スェージ
加工した。押出棒は54.9w(1,375インチ)か
ら、4種のパスすなわち51.7 #J(1,248イ
ンチ)、27.7m(1,089インチ)、23.6m
m(0,929インチ)1次いで21,0闘(0,82
5インチ)を採用してスェージ加工され、その際各パス
後に再加熱を行った。
1066℃(1950”F)および1121℃(205
0°F)でスェージ加工した棒をそれぞれ1盛66℃(
1950°F)および1121℃(2050?)で。
0°F)でスェージ加工した棒をそれぞれ1盛66℃(
1950°F)および1121℃(2050?)で。
FHSパイタリワム合金に関する標準的な股関節幹人工
補装具鍛造法を採用して鍛造した。
補装具鍛造法を採用して鍛造した。
合金粉末の組成、および鍛造された合金の金属組織学的
特性および強度特性を評価し、結果を下記の手順に従っ
て判定した。
特性および強度特性を評価し、結果を下記の手順に従っ
て判定した。
このCADS合金粉末の組成開は先きに示した。
主な合金元素の含量は、外科用移植体の製造圧用いられ
るコバルト−クロム−モリブデン合金に関する下記の化
学組成制限を示したASTM F799−82明細の範
囲内に含まれる。
るコバルト−クロム−モリブデン合金に関する下記の化
学組成制限を示したASTM F799−82明細の範
囲内に含まれる。
クロム 26.0 60.[]モリブデン
37 ニッケル 1.0 鉄 0.5炭素
0.55 ケイ素 1.0 マンガン 1.0 窃素 0.25A ANo、10の場合は報告する必要がない。
37 ニッケル 1.0 鉄 0.5炭素
0.55 ケイ素 1.0 マンガン 1.0 窃素 0.25A ANo、10の場合は報告する必要がない。
8100%と他の明示した元素の絽%の差にほぼ等しい
。差によるコバルト%は報告する必要がない。
。差によるコバルト%は報告する必要がない。
実施例10合金と一般のFHSパイタリウムとの組成の
差はアルミニウムおよびランタンが存在すること、なら
びにニッケル含量が低いことである。アルミニウムおよ
びランタン(酸化物形成元素)霧化の前に溶融混合物に
故意に添加された。
差はアルミニウムおよびランタンが存在すること、なら
びにニッケル含量が低いことである。アルミニウムおよ
びランタン(酸化物形成元素)霧化の前に溶融混合物に
故意に添加された。
低いニッケル含量は原料を慎重に選ぶことにより達成さ
れた。窒素含量は目的とする最適量(約0.22%)よ
りも若干低く、これはアルゴン霧化による予想外の窒素
損失によるものであった。以下の実施例においては窒素
含量は窒素霧化法を採用することにより0.21〜0.
26重量%の範囲内に保たれた。ガス霧化された粉末の
線分析は下記のとおりであった。
れた。窒素含量は目的とする最適量(約0.22%)よ
りも若干低く、これはアルゴン霧化による予想外の窒素
損失によるものであった。以下の実施例においては窒素
含量は窒素霧化法を採用することにより0.21〜0.
26重量%の範囲内に保たれた。ガス霧化された粉末の
線分析は下記のとおりであった。
実際の一60メツシュの粉末収率は最初の原料150ポ
ンド(約68に4)から約55%であった。
ンド(約68に4)から約55%であった。
粉末のミクロ組織検査により、樹木状組織を含む球状粒
子であることが示された。
子であることが示された。
このGADS合金を押出により圧縮し、スェージ加工お
よび鍛造により熱的機械的に処理して最終的な鍛造股関
節幹にすることができた。これはこの合金が良好な加工
性をもつことを示す。
よび鍛造により熱的機械的に処理して最終的な鍛造股関
節幹にすることができた。これはこの合金が良好な加工
性をもつことを示す。
結晶粒組織を観察するために、鍛造股関節幹につき、鍛
造し放しで焼結サイクル〔2時間/1218’C:(2
225°F)+0.5時間/1293℃(2560°F
)〕および〔2時間/1218℃(2225°F)+0
.5時間/1545℃(2450°F)〕処処理性でミ
クロ組織検査を行った。金属組織学的検査試料を95%
塩酸および5%過酸化水素(50%)中でエツチングし
た。
造し放しで焼結サイクル〔2時間/1218’C:(2
225°F)+0.5時間/1293℃(2560°F
)〕および〔2時間/1218℃(2225°F)+0
.5時間/1545℃(2450°F)〕処処理性でミ
クロ組織検査を行った。金属組織学的検査試料を95%
塩酸および5%過酸化水素(50%)中でエツチングし
た。
鍛造し放しのGADS合金のミクロ組織を鋳造およびF
HSパイタリウム合金のものと比較した。
HSパイタリウム合金のものと比較した。
GADSおよ、びFHSバイタリウム合金は共に微細な
同軸結晶構造ASTM#1()および9を示した。
同軸結晶構造ASTM#1()および9を示した。
これらはそれぞれ、合金が熱加工中に再結晶したことを
示す変形双晶を含んでいた。これに対し鋳造合金はイン
ベストメント鋳造に特徴的なきわめて粗大な樹木状組織
をもつ。
示す変形双晶を含んでいた。これに対し鋳造合金はイン
ベストメント鋳造に特徴的なきわめて粗大な樹木状組織
をもつ。
焼結サイクル熱処理後にこれら3種の合金間の差は最も
著しくなった。FHSパイタリウム合金および鋳造パイ
タリウム合金はともに焼結温度に暴露されたのち著しい
ミクロ組織変化を生じたが、CADS合金は実際上未変
化のままであった。
著しくなった。FHSパイタリウム合金および鋳造パイ
タリウム合金はともに焼結温度に暴露されたのち著しい
ミクロ組織変化を生じたが、CADS合金は実際上未変
化のままであった。
CADS合金はなお倣細な同軸結晶構造(ASTM#8
)を示したが、FHSバイタリウム合金の場合は著しい
結晶粒成長が起こった(ASTM#1)。
)を示したが、FHSバイタリウム合金の場合は著しい
結晶粒成長が起こった(ASTM#1)。
鋳造パイタリウム合金については、鋳造材料を強化する
樹木状炭化物が溶解し、または溶融し始めていた。
樹木状炭化物が溶解し、または溶融し始めていた。
試験によって、CADS合金は有意の結晶粒構造の変化
なしに1645℃(2450? )に焼鈍しうろことも
示された。これらの結果はこの合金が熱安定性であるこ
とを示す。これは結晶粒成長に対する抑制剤として作用
する酸化物および窒化物による。
なしに1645℃(2450? )に焼鈍しうろことも
示された。これらの結果はこの合金が熱安定性であるこ
とを示す。これは結晶粒成長に対する抑制剤として作用
する酸化物および窒化物による。
1066℃(1950°F)および1121°C(20
50?)で鍛造したCADS合金間にシま有意の結晶粒
組織の差は認められなかった。
50?)で鍛造したCADS合金間にシま有意の結晶粒
組織の差は認められなかった。
鍛造し放し、焼結サイクル処理、および多孔質被覆の各
条件下で片持ちばり折曲げ疲れ試験を行った。この試験
は空気中でろOH2においてジンターフまたはESH疲
れ試験!(A二1)により行われた。結果を下記の表1
に示す。
条件下で片持ちばり折曲げ疲れ試験を行った。この試験
は空気中でろOH2においてジンターフまたはESH疲
れ試験!(A二1)により行われた。結果を下記の表1
に示す。
J:紀のデータはCADS合金が焼結条件下で鋳造およ
びFHSパイタリウム合金よりも強靭である(約2倍)
ことを示す。
びFHSパイタリウム合金よりも強靭である(約2倍)
ことを示す。
回転ビーム式疲れ試験を成造し放しおよび焼結サイクル
処理の各条件で行った。データを下記の表■に示す。
処理の各条件で行った。データを下記の表■に示す。
上記のデータをFHSパイタリウム合金および鋳造パイ
タリウム合金について得たデータと比較すると、鍛造し
放しのGADS合金が疲れ強さにおいてFl(Sバイタ
リウム合金に匹敵し、鋳造バイタリウム合金よりも強い
ことが示される。焼結した状態では、CADS合金は鋳
造およびFHSパイタリクム合金よりも大幅に強く、こ
れハ片持ちぼり疲れ試験において得たデータと一致する
。
タリウム合金について得たデータと比較すると、鍛造し
放しのGADS合金が疲れ強さにおいてFl(Sバイタ
リウム合金に匹敵し、鋳造バイタリウム合金よりも強い
ことが示される。焼結した状態では、CADS合金は鋳
造およびFHSパイタリクム合金よりも大幅に強く、こ
れハ片持ちぼり疲れ試験において得たデータと一致する
。
多孔質被覆条件下では、CADS合金の疲れ強さく10
7サイクルで483M13a(70ksl))も鋳造パ
イタリウム合金のもの(107サイクルで276MBa
(40ksl))より大幅に高かった。これは先行技術
による股関節人工補装具よりも約75%の強度改善に相
当する。以上のデータからみて。
7サイクルで483M13a(70ksl))も鋳造パ
イタリウム合金のもの(107サイクルで276MBa
(40ksl))より大幅に高かった。これは先行技術
による股関節人工補装具よりも約75%の強度改善に相
当する。以上のデータからみて。
1066℃(1950?)で鍛造したCADS合金の疲
れ特性は、1121℃(2050°F)で鍛造したCA
DS合金のものに匹敵した。
れ特性は、1121℃(2050°F)で鍛造したCA
DS合金のものに匹敵した。
CAD8合金の優れた耐食性を調べるために、脱泡した
0、9%塩化ナトリウム中で37℃において平滑な試料
につき焼結サイクル処理条件下で陽極分極試験を行った
。FH8および鋳造パイタリウム合金も対照として同一
条件下で試験した。試料をそれらの自由腐食電位から+
700mV(酸化膜損傷の電位領域)まで走査し、次い
で膜修復の証拠が認められるまで逆方向に走査した。自
由腐食電位(E□:>rr)およびピッチング防止電位
(Ep)を各合金につき測定した。
0、9%塩化ナトリウム中で37℃において平滑な試料
につき焼結サイクル処理条件下で陽極分極試験を行った
。FH8および鋳造パイタリウム合金も対照として同一
条件下で試験した。試料をそれらの自由腐食電位から+
700mV(酸化膜損傷の電位領域)まで走査し、次い
で膜修復の証拠が認められるまで逆方向に走査した。自
由腐食電位(E□:>rr)およびピッチング防止電位
(Ep)を各合金につき測定した。
CADS合金の平均陽極分極走査(を位対正規化電流)
は鋳造およびFHSパイタリウム合金のものとほとんど
等しかった。これら6種の材料それぞれにおいて逆走査
に際して認められたヒステリシスはわずかであった。こ
れは膜の修復が効果的に行われたことを示す。
は鋳造およびFHSパイタリウム合金のものとほとんど
等しかった。これら6種の材料それぞれにおいて逆走査
に際して認められたヒステリシスはわずかであった。こ
れは膜の修復が効果的に行われたことを示す。
自由腐食電位(Ea)rr)およびピッチング防止電位
(Ep)を下記の表出にまとめる。電位はすべて飽和カ
ロメル電極に対比して示す。
(Ep)を下記の表出にまとめる。電位はすべて飽和カ
ロメル電極に対比して示す。
表 1
鋳造およびFHSパイタリウム合金
と比較した
条件 :0.9%Na C1,37℃
実施例 2〜5
後記の組成をもつ合金厄介の100ポンド(約45Kp
)バッチ4回分を以下と同様な様式で固体合金製品に加
工した。
)バッチ4回分を以下と同様な様式で固体合金製品に加
工した。
各バッチを誘導溶融し、添付の図面に概略的に示した方
法で9素雰囲気下に霧化した。
法で9素雰囲気下に霧化した。
霧化した載体をそれぞれ一60メッンユに節分けし1次
いで軟鋼缶に装填した。軟鋼缶〔外径144.5 at
(4,5インチ)×内径101.6闘(4,0インチ
)〕はサンドプラスチングされ、フラップホイールで研
磨され、同一の霧化粉末でパージされて、内側を完全て
清浄化された。圧1@体を204’C(4007)で漏
出速度10ミクロン/分に排気し1次いで密封した。
いで軟鋼缶に装填した。軟鋼缶〔外径144.5 at
(4,5インチ)×内径101.6闘(4,0インチ
)〕はサンドプラスチングされ、フラップホイールで研
磨され、同一の霧化粉末でパージされて、内側を完全て
清浄化された。圧1@体を204’C(4007)で漏
出速度10ミクロン/分に排気し1次いで密封した。
密封した缶を1400)ンのプレスにより直径58.1
ex (1,5インチ)に押出した。押出条件は下記
のとおりであった。
ex (1,5インチ)に押出した。押出条件は下記
のとおりであった。
押出温度 1121℃(2050°F)押出比
9:1 ダイ寸法 58.1 ax (1,5インチ
)潤滑処理 油性グラファイト 缶を除去したのち、押出棒を1121℃(2050°F
)または1177℃(2150°F)で直径16.6□
(0,655インチ)にスェージ加工した。このスェー
ジ加工した棒を同じスェージ加工温度で12.7コs(
0,5インチ)Xl 5.9m(0,625インチ)の
棒製品に鍛造した。
9:1 ダイ寸法 58.1 ax (1,5インチ
)潤滑処理 油性グラファイト 缶を除去したのち、押出棒を1121℃(2050°F
)または1177℃(2150°F)で直径16.6□
(0,655インチ)にスェージ加工した。このスェー
ジ加工した棒を同じスェージ加工温度で12.7コs(
0,5インチ)Xl 5.9m(0,625インチ)の
棒製品に鍛造した。
スェージ加工および鍛造処理は下記のとおり行われた。
スェージ加工
押出棒の寸法 a径52.4m(1,275インチ
)焼鈍 棒時間/871℃(16(10
°F)+1時間/1121°CC205011i )ス
ェージ加工温度 1121℃(2050°F)および
1177℃(2150°F) 減少率 25% 再加熱 スェージ加工温度での各パスの後
総減少率 75% 仕とり寸法 16.6m5C,655インチ)
バス回数 5 ′ 鍛造 スェージ加工俸の寸法 16.6m(,655インチ)
温+? 1121℃(2050°F)お
よび1177℃(2150°F) ダイ寸法 12.7aa+ (,5インチ)
X15.9゜(,625インチ) 次いで室温での引張試験および疲れ試験を行った。
)焼鈍 棒時間/871℃(16(10
°F)+1時間/1121°CC205011i )ス
ェージ加工温度 1121℃(2050°F)および
1177℃(2150°F) 減少率 25% 再加熱 スェージ加工温度での各パスの後
総減少率 75% 仕とり寸法 16.6m5C,655インチ)
バス回数 5 ′ 鍛造 スェージ加工俸の寸法 16.6m(,655インチ)
温+? 1121℃(2050°F)お
よび1177℃(2150°F) ダイ寸法 12.7aa+ (,5インチ)
X15.9゜(,625インチ) 次いで室温での引張試験および疲れ試験を行った。
引張試験および疲れ試験の双方の試料につき光学顕微鏡
を用いて結晶構造を調べた。
を用いて結晶構造を調べた。
4試料それぞれにおいて重量%岨ノ戻シま下記のとおり
であった。
であった。
2 残部 27.24 5.97 .74 .71
.455 残部 27.27 5.97 .75 .
71 .554 残部27.02 6.01 .75
.70 .815 残部2(5,815,97,74
,70,47実施例 2 .053 .215 .09 .0n38 .2
1 、n225 .048 .199 .09
、O[1,55,26−”4 .1B7 .559
.11 、QD5B 、21 − ”5 .0
94 .520 .09 .0142 .22 .15
* 添加しなかった。
.455 残部 27.27 5.97 .75 .
71 .554 残部27.02 6.01 .75
.70 .815 残部2(5,815,97,74
,70,47実施例 2 .053 .215 .09 .0n38 .2
1 、n225 .048 .199 .09
、O[1,55,26−”4 .1B7 .559
.11 、QD5B 、21 − ”5 .0
94 .520 .09 .0142 .22 .15
* 添加しなかった。
上記のように、4例それぞれにおける主合金元素−クロ
ムおよびモリブデン−は標準FHSパイタリウム会金の
場合と同様にそれぞれ約27.0重量%および6.0重
量%に調節された。実施例2は窒素含量が高い点を除い
て実施例1の場合と同様な組成であった。実施例6およ
び4はそれぞれ実施例2の場合よりも高いアルミニウム
水準をもち、ランタンを含まなかった。実施例5は実施
例2の場合よりもはるかに高い水準のランタンを含んで
いた。
ムおよびモリブデン−は標準FHSパイタリウム会金の
場合と同様にそれぞれ約27.0重量%および6.0重
量%に調節された。実施例2は窒素含量が高い点を除い
て実施例1の場合と同様な組成であった。実施例6およ
び4はそれぞれ実施例2の場合よりも高いアルミニウム
水準をもち、ランタンを含まなかった。実施例5は実施
例2の場合よりもはるかに高い水準のランタンを含んで
いた。
4例の粉末度分布は下記のように類似していた。
ミクロ組織検査によれば、均質に分布した分散質(酸化
物および窒化物)を含む鍛造し放しのGADS合金はA
STM#10以下のきわめて倣細な結晶粒度をもつこと
が示された。鍛造し放しのCADS合金の結晶粒度は1
1218C(2050℃)または1177°G(215
011’)の鍛造温度、あるいは種々のランタンおよび
アルミニウム含量によってほとんど影響を受けないこと
が認められた。
物および窒化物)を含む鍛造し放しのGADS合金はA
STM#10以下のきわめて倣細な結晶粒度をもつこと
が示された。鍛造し放しのCADS合金の結晶粒度は1
1218C(2050℃)または1177°G(215
011’)の鍛造温度、あるいは種々のランタンおよび
アルミニウム含量によってほとんど影響を受けないこと
が認められた。
焼結サイクル処理〔2時間/1218℃(2225℃)
十捧時間/1295℃(256011’)]ののち、C
ADS合金に起こった結晶粒の成長は限られていた。ラ
ンタン含量がより高い実施例50合金の結晶粒度(AS
TM8〜9)は実施例2.6および4のものよりも若干
小さいことが認められた(ASTM#8)。
十捧時間/1295℃(256011’)]ののち、C
ADS合金に起こった結晶粒の成長は限られていた。ラ
ンタン含量がより高い実施例50合金の結晶粒度(AS
TM8〜9)は実施例2.6および4のものよりも若干
小さいことが認められた(ASTM#8)。
比較的高い倍率においては、分散質(酸化物および窒化
物)は実施例2および50合金中に均質に分布していた
。しかしアルミニウム(At203)は実施例5および
40合金の粒界にクラスターを形成する傾向を示した。
物)は実施例2および50合金中に均質に分布していた
。しかしアルミニウム(At203)は実施例5および
40合金の粒界にクラスターを形成する傾向を示した。
焼結後CADS合金の結晶粒度は鍛造温度1121℃(
2050°F)対1177’C(2150°F)により
影響されなかった。FHSバイタリウム合金の場合と同
様に、CADS合金にも変形双晶が存在していた。
2050°F)対1177’C(2150°F)により
影響されなかった。FHSバイタリウム合金の場合と同
様に、CADS合金にも変形双晶が存在していた。
A、引張特性
実施例1〜5の合金についての引張試験の結果を下記の
表■およびVに示す。1121℃(2050°F)で鍛
造した合金は鍛造したものまたは焼結サイクル処理した
ものいずれも、1177℃C2150°F)ffl造し
たものよりも高い強度を示した。実施例6および40合
金と比べて実施例2および50合金の強度の方が大きい
のは、酸化ランタン含量による可能性が最も太きいと思
われた。実施例10合金と比べて実施例20合金の強度
の方が有意に改良されているのは、主としてその窒化物
水準によるものであった。
表■およびVに示す。1121℃(2050°F)で鍛
造した合金は鍛造したものまたは焼結サイクル処理した
ものいずれも、1177℃C2150°F)ffl造し
たものよりも高い強度を示した。実施例6および40合
金と比べて実施例2および50合金の強度の方が大きい
のは、酸化ランタン含量による可能性が最も太きいと思
われた。実施例10合金と比べて実施例20合金の強度
の方が有意に改良されているのは、主としてその窒化物
水準によるものであった。
表■に示すように、実施例2〜5のf!j造し放しの合
金の引張延性は実施例10合金のものよりも大幅に低か
った。破断した引張試料の表面を注意深く調べることに
より、実施例2〜5の合金から機械加工された試料には
深い円周機械加工マークがあり、これが伸びおよび断面
減少率に関与していると思われる。
金の引張延性は実施例10合金のものよりも大幅に低か
った。破断した引張試料の表面を注意深く調べることに
より、実施例2〜5の合金から機械加工された試料には
深い円周機械加工マークがあり、これが伸びおよび断面
減少率に関与していると思われる。
表Vに示すように、実施例2〜5の合金は優れた焼結後
延性(46,4〜58.7%)をもつ。
延性(46,4〜58.7%)をもつ。
B、疲れ特性
例2〜5のCADS合金についての片持ちはり疲れ試験
の結果を表■に示す。
の結果を表■に示す。
実施例 試 料
4 (41−1−1” 焼結
f41−1−2 ” 焼結
焼結
焼結
+41−2−1 (b’ 焼結
焼結
5 f5)−1−1” 焼 結f51−1
−2 ” 焼結 +51−2−1 ”’ 焼結 f5+−2−2(b’ 焼結 法i< : fat 1121℃で鍛造(205f
b11177℃で鍛造(215 [c+RO=ランアウト−10す 表 ■ (続) 応 力 サイクル 950.8 (155) 669 破損82
7.4 (120) 10.200 RO
”8964 (150) 10,400
RO(0)965、.5 (140) 456
破損896.4 (130) 10.000
RO(0)9’50.8 (135)
1r1000 RO(0)965.3 (1
40) 562 破損930.8 (155)
10.500 RO”999.8 (
145) 10,300 RO(0)103
4.2 (150) 5,900 破損1034
.2 (150) 1.980 破損1020.
5 (148) 9,800 破損口°F)。
−2 ” 焼結 +51−2−1 ”’ 焼結 f5+−2−2(b’ 焼結 法i< : fat 1121℃で鍛造(205f
b11177℃で鍛造(215 [c+RO=ランアウト−10す 表 ■ (続) 応 力 サイクル 950.8 (155) 669 破損82
7.4 (120) 10.200 RO
”8964 (150) 10,400
RO(0)965、.5 (140) 456
破損896.4 (130) 10.000
RO(0)9’50.8 (135)
1r1000 RO(0)965.3 (1
40) 562 破損930.8 (155)
10.500 RO”999.8 (
145) 10,300 RO(0)103
4.2 (150) 5,900 破損1034
.2 (150) 1.980 破損1020.
5 (148) 9,800 破損口°F)。
口°F)。
イクルまで破損なし。
上記のデータは、異なる鍛造温度1121℃(2050
°F)、1177℃(2150’F )が合金の片持ち
ばり疲れ特性疋はとんど影響を与えないことを示す。ま
た実施例2および50合金は実施例5および40合金よ
りも高い強度をもつ。実施例5の合金の疲れ特性は実施
例2のものよりもわずかに高い。これら2Sの合金間の
唯一の有意差は実施例50合金が実施例2のものよりも
高いランタン含量をもつことである。実施例4の合金は
実施例5のものよりも低い強度をもつ。CADS合金の
X線EDS分析はアルミニウム(At203)が実施例
5および4の粒界でクラスターを形成しやすいことを示
す。粒界にあるAt203は疲れ亀裂を開始させやす(
、従って実施例40合金の強度をさらに低下させる可能
性がある。
°F)、1177℃(2150’F )が合金の片持ち
ばり疲れ特性疋はとんど影響を与えないことを示す。ま
た実施例2および50合金は実施例5および40合金よ
りも高い強度をもつ。実施例5の合金の疲れ特性は実施
例2のものよりもわずかに高い。これら2Sの合金間の
唯一の有意差は実施例50合金が実施例2のものよりも
高いランタン含量をもつことである。実施例4の合金は
実施例5のものよりも低い強度をもつ。CADS合金の
X線EDS分析はアルミニウム(At203)が実施例
5および4の粒界でクラスターを形成しやすいことを示
す。粒界にあるAt203は疲れ亀裂を開始させやす(
、従って実施例40合金の強度をさらに低下させる可能
性がある。
CADS合金の疲れ特性を表■にまとめる。
表■
注釈:
Il+ 1121℃(2050”F)および1177
℃(2150”F)で鍛造した双方の試料から得たデー
タ。
℃(2150”F)で鍛造した双方の試料から得たデー
タ。
(211121°C(2050°F)で鍛造した試料か
ら得たデータ。
ら得たデータ。
f3)10 サイクル
表■のデータは実施例2および50合金が実施例6およ
び4のものよりも強靭であることを示す。
び4のものよりも強靭であることを示す。
実施例20合金の疲れ強さは実施例1のものよりも有意
に太きい。この結果は窒素(窒化物)がCADS合金の
焼結後疲れ強さを高めることを示す。
に太きい。この結果は窒素(窒化物)がCADS合金の
焼結後疲れ強さを高めることを示す。
実施例2および5の合金の回転ビーム疲れデータを鋳造
およびFHSパイタリウム合金のものと比較して表■:
C示す。実施例2の合金の焼結後疲れ強さは鋳造および
FHSパイタリウム合金のものよりも大幅に高い。これ
は鋳造パイタリウム合金よりも約125%の強度改善に
相当する。
およびFHSパイタリウム合金のものと比較して表■:
C示す。実施例2の合金の焼結後疲れ強さは鋳造および
FHSパイタリウム合金のものよりも大幅に高い。これ
は鋳造パイタリウム合金よりも約125%の強度改善に
相当する。
表)II
GADS、鋳造およびF HSバイタリウム合金の回転
ビーム疲れ特性 10サイクルにおける 疲れ強さ 鋳造パイタリウム合金 MPa (k
sl)溶液熱処理 414
(60)焼結サイクル処理 276
(40)鍛造し放しく1950°F、1066℃)
758 (110)焼結サイクル処理
524 (47)鍛造し放し
758 (11o)焼結サイクル処理
621 (90)** FHSバ
イタリウム合金に関するものと比べて熱処理(焼結)後
の疲れ強さの低下がこのように・区・のは、本発明の合
金により達成される強度が異例に保持されることを示す
。
ビーム疲れ特性 10サイクルにおける 疲れ強さ 鋳造パイタリウム合金 MPa (k
sl)溶液熱処理 414
(60)焼結サイクル処理 276
(40)鍛造し放しく1950°F、1066℃)
758 (110)焼結サイクル処理
524 (47)鍛造し放し
758 (11o)焼結サイクル処理
621 (90)** FHSバ
イタリウム合金に関するものと比べて熱処理(焼結)後
の疲れ強さの低下がこのように・区・のは、本発明の合
金により達成される強度が異例に保持されることを示す
。
第1図は本発明て従ってガス霧化処理を行うのに適した
装置の断面概略図であり、各記号は下記のものを表わす
。 1:溶融室; 2:炉; 5:溶融混合物;4:タンブ
ラツユ; 5:ノズル;6:排出流;7:露化帯域;
8:ブレナム; 9:ノズル;10:粉末; 11:垂
直塔; 12:採集車;15:排気管; (外5名) 笥 1 口
装置の断面概略図であり、各記号は下記のものを表わす
。 1:溶融室; 2:炉; 5:溶融混合物;4:タンブ
ラツユ; 5:ノズル;6:排出流;7:露化帯域;
8:ブレナム; 9:ノズル;10:粉末; 11:垂
直塔; 12:採集車;15:排気管; (外5名) 笥 1 口
Claims (10)
- (1)高温暴露後に微細な同軸結晶構造をもち、ガス霧
化により製造され、本質的に下記の重量%組成 クロム 26〜30 モリブデン 5〜7 マンガン 0〜1 ケイ素 0〜1 鉄 0〜0.75 ニッケル 0〜2.5 炭素 0〜0.35 窒素 0〜0.30 酸素 0.003〜0.20 酸化物形成金属 0.03〜2.0 からなり、残部は痕跡量の付随する不純物を除いてコバ
ルトであり;上記において酸化物形成金属は周期表のI
IA、IIIA、IIIB、またはIVB族の金属であり、これ
は高温安定性、非成長性の微細な酸化物粒子を形成し、
この酸化物はマトリックス金属の酸化物よりも大きな生
成の自由エネルギーをもち、分散相中に存在する、高強
度、耐食性、高温安定性の延性合金であつて;この合金
がガス霧化による製造、熱機械的処理およびさらに高温
暴露ののち1103〜1379MPa(160〜200
ksl)の極限引張強さ、517〜690MPa(75
〜100ksl)の0.2%オフセット降伏強さ、37
〜60%の伸び、および10^7サイクル(回転ビーム
)において483〜655MPa(70〜95ksl)
の疲れ強さをもつ合金。 - (2)酸化物形成金属がアルミニウム、ランタンまたは
それらの混合物である、特許請求の範囲第1項に記載の
合金。 - (3)重量%組成が クロム 26.47−27.27 モリブデン 5.50−6.01 マンガン 0.76−0.78 ケイ素 0.70−0.71 鉄 0.066−0.520 ニッケル 0.002−0.187 炭素 0.09−0.11 窒素 0.10−0.26 酸素 0.0035−0.016 アルミニウム 0.40−0.81 ランタン 0−0.15 であり、残部が痕跡量の付随する不純物を除いてコバル
トである、特許請求の範囲第2項に記載の合金。 - (4)重量%組成が クロム 27.24 モリブデン 5.97 マンガン 0.74 ケイ素 0.71 鉄 0.215 ニッケル 0.053 炭素 0.09 窒素 0.21 酸素 0.0038 アルミニウム 0.45 ランタン 0.022 からなり、残部が痕跡量の付随する不純物を除いてコバ
ルトであり、ガス霧化による製造、熱的機械的処理、お
よびさらに高温暴露後に58.7%の伸びを示す、特許
請求の範囲第2項に記載の合金。 - (5)重量%組成が クロム 26.81 モリブデン 5.97 マンガン 0.74 ケイ素 0.70 鉄 0.52 ニッケル 0.094 炭素 0.09 窒素 0.22 酸素 0.0142 アルミニウム 0.47 ランタン 0.15 からなり、残部が痕跡量の付随する不純物を除いてコバ
ルトであり、ガス霧化による製造、熱的機械的処理、お
よびさらに高温暴露後に51.0%の伸びを示す、特許
請求の範囲第2項に記載の合金。 - (6)実質的に窒素、不活性ガスまたはそれらの混合物
からなる雰囲気下に、本質的に下記の重量%組成 クロム 26−30 モリブデン 5−7 マンガン 0−1 ケイ素 0−1 鉄 0−0.75 ニッケル 0−2.5 炭素 0−0.35 窒素 0−0.30 酸素 0.003−0.20 酸化物形成金属 0.03−2.0 からなり、残部が痕跡量の付随する不純物を除いてコバ
ルトであり、この酸化物形成金属は周期表のIIA、III
A、IIIBまたはIVB族の金属である(これは高温安定
性、非成長性の微細な酸化物を形成し、この酸化物はマ
トリックス金属の酸化物よりも大きな生成の自由エネル
ギーをもち、分散相中に存在する)合金混合物を溶融し
、その際、コバルト、クロム、モリブデンおよび炭素を
まず装填し、得られた装填物に窒素および/または不活
性ガスを送入し、1454℃(2650°F)〜153
8℃(2800°F)の範囲内の温度で溶融し、次いで
マンガンおよびケイ素を添加し、その間溶融混合物の温
度を1510℃(2750°F)以下に保持し、次いで
酸化物形成金属を添加し、これはもとの混合物中に存在
する酸素に対するゲッターとして作用することにより分
散した酸化物を与え、窒素は窒素雰囲気から導入されて
窒化物として存在し;溶融混合物をガス霧化して微細な
酸化物分散物を含む合金粉末を製造し、次いでこの合金
粉末を熱的機械的に処理して1103〜1379MPa
(160〜200ksl)の極限引張強さ、517〜6
90MPa(75〜100ksl)の0.2%オフセッ
ト降伏強さ、37〜60%の伸び、および10^7サイ
クル(回転ビーム)において483〜655MPa(7
0〜95ksl)の疲れ強さをもつ合金となすことより
なる、高温処理後に微細な同軸結晶構造をもつ高強度、
耐食性、高温安定性の延性合金の製法。 - (7)酸化物形成金属がアルミニウム、ランタンまたは
それらの混合物である、特許請求の範囲第6項に記載の
方法。 - (8)合金粉末がガス霧化後に下記の重量%組成 クロム 26.47−27.27 モリブデン 5.50−6.01 マンガン 0.73−0.78 ケイ素 0.70−0.71 ニッケル 0.002−0.187 鉄 0.066−0.520 炭素 0.09−0.11 酸素 0.0035−0.016 窒素 0.10−0.26 アルミニウム 0.40−0.81 ランタン 0−0.15 からなり、残部が痕跡量の付随する不純物を除いてコバ
ルトである、特許請求の範囲第6項に記載の方法。 - (9)高温暴露後に微細な同軸結晶構造をもち、ガス霧
化により製造され、特許請求の範囲第1項に記載の重量
%組成をもつ高強度、耐食性、高温安定性の延性合金を
鍛造することにより製造された人工補装具。 - (10)多孔質被膜をもつ、特許請求の範囲第9項に記
載の人工補装具。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US765298 | 1985-08-13 | ||
| US06/765,298 US4668290A (en) | 1985-08-13 | 1985-08-13 | Dispersion strengthened cobalt-chromium-molybdenum alloy produced by gas atomization |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2249916A Division JPH0774409B2 (ja) | 1985-08-13 | 1990-09-19 | ガス霧化により製造される分散強化コバルト―クロム―モリブデン合金から製造される人工補装具 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6280245A true JPS6280245A (ja) | 1987-04-13 |
| JPH0413416B2 JPH0413416B2 (ja) | 1992-03-09 |
Family
ID=25073171
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61190412A Granted JPS6280245A (ja) | 1985-08-13 | 1986-08-13 | ガス霧化により製造される分散強化コバルト―クロム―モリブデン合金及びその製法 |
| JP2249916A Expired - Lifetime JPH0774409B2 (ja) | 1985-08-13 | 1990-09-19 | ガス霧化により製造される分散強化コバルト―クロム―モリブデン合金から製造される人工補装具 |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2249916A Expired - Lifetime JPH0774409B2 (ja) | 1985-08-13 | 1990-09-19 | ガス霧化により製造される分散強化コバルト―クロム―モリブデン合金から製造される人工補装具 |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4668290A (ja) |
| EP (1) | EP0213781B1 (ja) |
| JP (2) | JPS6280245A (ja) |
| AT (1) | ATE43645T1 (ja) |
| CA (1) | CA1288619C (ja) |
| DE (1) | DE3663687D1 (ja) |
| ES (1) | ES2001871A6 (ja) |
| IE (1) | IE58550B1 (ja) |
| ZA (1) | ZA866045B (ja) |
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| JP2015183277A (ja) * | 2014-03-26 | 2015-10-22 | セイコーエプソン株式会社 | 装飾品、皮膚接触材料、粉末冶金用金属粉末および装飾品の製造方法 |
| JP2016141887A (ja) * | 2015-02-05 | 2016-08-08 | セイコーエプソン株式会社 | 粉末冶金用金属粉末、コンパウンド、造粒粉末および焼結体 |
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