JPH03177551A - ＴｉＡｌ系金属間化合物の成形法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、ＴｊＭ系金属間化合物の成形法、特に熱間に
おける成形法に関するものである。

（従来の技術） 今日、ＴｉＡＱ系金属間化合物はそのすぐれた特性から
注目されている材料の１つであるが、熱間成形法が非常
に悪く、従来の技術では成形が困難である。現状では鋳
造法により所定形状にしてから熱処理を加え、ＴｉＡｌ
２金属間化合物を生成させている。

ところで、このような難加工材の熱間成形法として、材
料も金型も高温に保ちながら成形を行う恒温鍛造法が知
られている。

しかし、このような恒温鍛造法を行うには恒温を維持す
る必要上特殊な鍛造装置が必要であり、また、金型も高
価なものとなるため、経済的に問題点がある。

このような難加工材の熱間成形法の別の方法として、Ｎ
ｉ系、Ｐｅ−Ｎｉ系、Ｃｏ系等、高温の変形抵抗が高い
耐熱合金でカプセルを作り、この中に材料を装入し、得
られた一種の複合体を１０００℃以上に加熱し熱間加工
を行う成形法がある（特開昭６１−２１３３６１号公報
参照）、この方法の考え方は耐熱合金製カプセルとＴｉ
ＡＱ系金属間化合物の変形抵抗を可及的に近づけて成形
しようとするのである。

（発明が解決しようとする課題） すでに述べたように、難加工材の加工法として一般的に
用いられている恒温鍛造法では、特殊な加工装置が必要
となり、また、金型も高価であり経済的に問題である。

一方、Ｎｉ系、Ｆｅ−Ｎｉ系、Ｃｏ系の耐熱合金製カプ
セルにＴｉＡＱ系金属間化合物材料を装入し熱間成形を
行う方法では、実際のその方法を実施してみると、１２
００“Ｃ以上に加熱する場合、ＴｉＡＱ系金属間化合物
のＴｉと耐熱合金中のＮｉｓ　Ｆｅｓ　Ｃｏとが共晶反
応を起こし材料を溶かしてしまうという問題があること
が判明した。つまり、ＴｉＡｌ系金属間化合物は高変形
抵抗材であり、加工温度を上昇させて成形荷重を低減さ
せようとしてもある温度を越えると共晶反応が生じてし
まうため加熱上限温度が決められてしまい、結局高温加
熱によっては荷重を低減することが出来ないという問題
がある。

また、耐熱合金は材料費が高く、機械加工性が悪いため
、カプセルの加工にコストがかかるという問題もある。

かくして、本発明は、前記した各問題点を解消し、従来
の熱間加工装置を使用して、低荷重で成形できるＴｉＡ
Ｑ系金属間化合物の成形法を提供することを目的とする
。

さらに、本発明は、使用するカプセルの材料費および製
造費の低減を可能とするＴｉＡＱ系金属間化合物の成形
法を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成すべく、本発明者らは種々検討を行った
結果、Ｔ：ＡＱ系金金属間化合物１２００℃以上に加熱
してもＴｉ合金と共晶反応を起こさないためＴｉ合金で
カプセルを作った場合、加熱温度を高くすることができ
ることに着目し、本発明に到った。

しかしながら、その研究開発の過程で、Ｔｉ合金でカプ
セルを作ってもＴｉ合金は変形抵抗がＴｉＡＱ系金属間
化合物と比べてかなり小さいため、塑性加工を加えると
カプセルを構成するＴｉ合金ばかり加工されてしまう場
合があることが分かった。すなわち、ＴＩＭ系金属間化
合物にとっては高温はど変形抵抗が小さくなって好まし
いが、一方Ｔｉ合金は上記ＴｉＡＱ系金属間化合物に比
較してもともと変形抵抗が余り高くなく、しかも高温に
すればわずかであるが同様に変形抵抗が小さくなるため
ＴｉＡＱ系金属間化合物を装入したカプセルを高温に加
熱しても両者の変形抵抗を十分には近づけることはでき
ない。

材料の組合せによってはそれでも十分に成形できる場合
もあるが、−ａには困難である。そこで、両者の変形抵
抗を可及的に近づけるべく塑性加工の直前に十分高温に
加熱してからＴｉ合金製カプセルだけを冷却してから塑
性加工するという手順で成形を行うと、カプセル材とＴ
ｉＡＱ系金属間化合物との塩度差により両者の変形抵抗
の差をかなり小さくすることができ、カプセルを加工す
ることによってＴｉＡＱ系金属間化合物にも十分加工が
加えられることが分かり、本発明を完成した。

ここに、最も広義には、本発明の要旨とするところは、
ＴＩＭ系金属間化合物をＴｉ合金製のカプセルに装入し
、１２００℃以上に加熱して熱間成形を行うことを特徴
とするＴｉＡｌ系金属間化合物の成形法である。

なお、カプセル材の冷却は上記熱間成形において、１２
００”ｃ以上に加熱してから、熱間成形を行う前にカプ
セルを７５０〜１１００℃に冷却するのが好ましい。

（作用） 本発明の構成について以下添付図面を参照しながら説明
する。

まず、本発明においてＴｉ合金製カプセルを使用するが
、これはＴｊＡＱ系金属化合物と１２００℃以上に加熱
しても共晶反応を起こさないからであり、また材料が安
価で加工も容易であるからである。

なお、カプセル自体の寸法、形状は特に制限されず、Ｔ
ｉ合金としては例えばＴｊ−６ＡＩ２−４Ｖ　、　Ｔｉ
Ｔｉ−６ＡＱ−２Ｓｎ−４Ｚｎ−２，ＴｉＴｉ−６ＡＱ
−２Ｓｎ−４Ｚｎ−６，Ｔｉ−１０Ｖ−２Ｆｅ−３ＡＱ
等が挙げられる。

未発明にあってはＴＩＭ系金属間化合物を充填したＴ１
合金製カプセルを１２００℃以上に加熱するが、この加
熱温度を１２００℃以上としたのは、そのような高温で
はｆｉＭ系金属間化合物の成形荷重が小さくなり　（１
０００℃の場合の１７３以下）、また、カプセルを構成
するＴｉ合金と同程度の変形抵抗となるからである。

第１　図ハＴｉＡｌ金属間化合物とＴ１合金（Ｔｉ−６
Ｍ−４Ｖ）との各温度における変形抵抗（ｋｇｆ／ａｍ
”）をグラフで示すものであり、１２００″Ｃ以上に加
熱することによって両者の変形抵抗の差は１０ｋｇｆ／
ＩＩｕｗ”以内となり、低速の加工を行えば十分に成形
が可能となることが分かる０図中、εは０．５、士は１
０（Ｓ−’）である。

また、本発明の好適Ｂ様によれば、１２００℃以上に加
熱後、熱間成形前にカプセルを冷却するが、これはＴｉ
ＡＱ系金属間化合物とカプセル材の変形抵抗をより近づ
けるためである。同じく第１図からも分かるように、カ
プセルだけを例えば９００℃付近に冷却すれば両者の変
形抵抗は同一となる。

同様に−５＝ｔｏ　ｓ”、およびε＝０．５の場合、第
２図にグラフで示すようにＴｉＡｌ系金属間化合物と各
種Ｔｉ合金の変形抵抗比は、ＴｉＡｌ系金属間化合物の
それを１とした場合、Ｔ１合金のそれは０．５〜２．０
の範囲が良く、Ｔｉ合金の変形抵抗がこれより小さ過ぎ
る場合や、反対に大き過ぎる場合では均一な塑性加工を
行うことができなかった。なお、図中、斜線領域はＴｉ
合金の適正変形抵抗範囲を示す。

このように、代表的なＴｉ合金の変形抵抗と温度の関係
より、カプセルの冷却温度が７５０〜１１００℃の範囲
でこの関係が満たされる。好ましくは、変形抵抗比が１
．０に近い８５０〜９７５℃の範囲が良い。

なお、冷却手段としては水冷が最も簡便であるが、その
他空冷、および工具接触による冷却等であってもよい。

カプセルだけを冷却するには急速冷却後直ちにカプセル
に熱間加工を施すようにすればよい。

次に、本発明の効果について実施例によって具体的に説
明する。

（実施例） 本例ではＡｌ２を３３．５％（重量％）を含有するＴｉ
Ａｌ系金属間化合物の熱間押出し加工を行った。

上記ＴｌＡｌ２系金属間化合物は予め直径５００開×長
１８０−の棒状に加工されたものを使用し、これをＴ　
ｉ　−６Ａｌ２−４　Ｖ合金製カプセル（直径６６問×
厚さ８開×長さ２５０　ｍ＋＋）に装入し、以下の押出
し条件で熱間押出加工を行った。

加熱温度　　　：　　１２５Ｑ℃（ｌｈｒ加熱）押出し
比　　　　：２．０ 押出しラム速度：１４０問／ｓｅｃ カプセル冷却　：　炉出し後４秒水冷 （カプセル温度約９００℃） 本例による押出し加工の結果は良好で、荷重４．３１　
）ンで押出比２．０の熱間加工後、カプセル材を剥ぎ取
り、ＴｉＡＱ系金属間化合物の棒（直径３５Ｉ）を得る
ことができた。割れ等の加工疵はみられなかった。

（発明の効果） 本発明によれば、以上説明したように構成されているか
ら、これまで成形法が悪いといわれてきたＴｉＡＱ系金
属間化合物の成形を低荷重で、しかも、安価な製造コス
トによるカプセルを使い、通常の加工機械で行うことが
できる。このような経済的な成形法の開発により、Ｔｉ
Ａｌ２系金属間化合物のより多方面への実用化が促進さ
れるものと考えられ、本発明が産業上益するところは極
めて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明方法に用いるカプセル用Ｔｉ合金とＴ
ｉＡＱ金属間化合物の変形抵抗と温度との関係を示すグ
ラフ；および 第２図は、Ｔｉ合金の適正変形抵抗範囲を示すグラフで
ある。 出１９１人　住友金属工業株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＴｉＡｌ系金属間化合物をＴｉ合金製のカプセル
   に装入し、１２００℃以上に加熱して熱間成形を行うこ
   とを特徴とするＴｉＡｌ系金属間化合物の成形法。
2. （２）上記熱間成形において、１２００℃以上に加熱し
   てから、熱間成形を行う前にカプセルを７５０〜１１０
   ０℃に冷却することを特徴とする請求項１記載の成形法
   。