JPH05148568A - 高密度粉末焼結用チタン合金 - Google Patents
高密度粉末焼結用チタン合金Info
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- JPH05148568A JPH05148568A JP3308705A JP30870591A JPH05148568A JP H05148568 A JPH05148568 A JP H05148568A JP 3308705 A JP3308705 A JP 3308705A JP 30870591 A JP30870591 A JP 30870591A JP H05148568 A JPH05148568 A JP H05148568A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】安価にかつ生産性良く高密度化できる高密度粉
末焼結チタン合金を提供することを目的とする。 【構成】Ｆｅ、Ｎｉ、及びＣｏからなる群から選択され
る１種または２種以上の元素を含有し、かつこれらの含
有量が、 ０．５≦０．５Ｆｅ＋Ｎｉ＋０．６Ｃｏ≦４（重量％） の条件を満足し、さらに０．５〜４重量％のＭｏを含有
し、残部がＴｉ及び不可避的不純物からなる高密度粉末
焼結用チタン合金。
末焼結チタン合金を提供することを目的とする。 【構成】Ｆｅ、Ｎｉ、及びＣｏからなる群から選択され
る１種または２種以上の元素を含有し、かつこれらの含
有量が、 ０．５≦０．５Ｆｅ＋Ｎｉ＋０．６Ｃｏ≦４（重量％） の条件を満足し、さらに０．５〜４重量％のＭｏを含有
し、残部がＴｉ及び不可避的不純物からなる高密度粉末
焼結用チタン合金。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、機械的特性に優れた
高密度粉末焼結用チタン合金に関する。
高密度粉末焼結用チタン合金に関する。
【０００２】
【従来技術及び発明が解決するための手段】チタン合金
は軽量かつ高強度であり、しかも耐食性に優れているた
め産業部品から民生部品まで幅広い応用が期待されてい
る。特に、このような性質を生かして自動車部品に適用
することが検討されている。しかし、溶製材から機械加
工あるいは冷間加工によって製造する方法では、機械的
性質の優れたものが得られるものの、チタンは難加工性
材料であるため加工が難しく、コストが高いという欠点
がある。このような欠点を回避するため、チタン合金の
素粉末を混合し、所定の形状に成形した後、真空焼成し
て焼結体を得る粉末冶金技術の適用が試みられている。
しかしながら、粉末冶金技術を用いた場合、製品に空孔
が残留するため、製品の機械的性質、特に延性及び疲労
強度が溶製材に比べて低いという問題がある。
は軽量かつ高強度であり、しかも耐食性に優れているた
め産業部品から民生部品まで幅広い応用が期待されてい
る。特に、このような性質を生かして自動車部品に適用
することが検討されている。しかし、溶製材から機械加
工あるいは冷間加工によって製造する方法では、機械的
性質の優れたものが得られるものの、チタンは難加工性
材料であるため加工が難しく、コストが高いという欠点
がある。このような欠点を回避するため、チタン合金の
素粉末を混合し、所定の形状に成形した後、真空焼成し
て焼結体を得る粉末冶金技術の適用が試みられている。
しかしながら、粉末冶金技術を用いた場合、製品に空孔
が残留するため、製品の機械的性質、特に延性及び疲労
強度が溶製材に比べて低いという問題がある。
【０００３】空孔を消滅させて焼結後の密度を上げるた
めに、焼結後にＨＩＰ（熱間静水圧プレス）処理を行う
ことが試みられている（J.E.Smugeresky et al.Powder
Metallugy ,1981 及び萩原ら，鉄と鋼，１９８６（又
は特公平１−２９８６４）など）。ＨＩＰ処理を行えば
確かに密度が上昇し、溶製・鍛造材の特性とほぼ同じ粉
末焼結材が得られ、特に延性（伸び、絞り）が向上する
が、製造単価が極めて高くなってしまう。
めに、焼結後にＨＩＰ（熱間静水圧プレス）処理を行う
ことが試みられている（J.E.Smugeresky et al.Powder
Metallugy ,1981 及び萩原ら，鉄と鋼，１９８６（又
は特公平１−２９８６４）など）。ＨＩＰ処理を行えば
確かに密度が上昇し、溶製・鍛造材の特性とほぼ同じ粉
末焼結材が得られ、特に延性（伸び、絞り）が向上する
が、製造単価が極めて高くなってしまう。
【０００４】他の方法としては液相が出現する温度で焼
結を行うものがある（文献は？）。これは、部分的に液
相を出現させ、液相により空隙を充填しようとするもの
である。しかしこの方法においては、部分的に液相にな
った部分が凝固して生じた異相が一般的に脆く、その結
果得られた製品も脆いという欠点を有している。すなわ
ち、密度は高くできるものの機械的特性が悪くなってし
まう。また、焼結温度と機械的性質との関係が微妙であ
り、わずかの温度変化で特性が大きく変化するという欠
点もある。
結を行うものがある（文献は？）。これは、部分的に液
相を出現させ、液相により空隙を充填しようとするもの
である。しかしこの方法においては、部分的に液相にな
った部分が凝固して生じた異相が一般的に脆く、その結
果得られた製品も脆いという欠点を有している。すなわ
ち、密度は高くできるものの機械的特性が悪くなってし
まう。また、焼結温度と機械的性質との関係が微妙であ
り、わずかの温度変化で特性が大きく変化するという欠
点もある。
【０００５】さらに、粉末冶金技術により粉末焼結チタ
ン合金を製造する場合にはには、製品に空孔が残留する
という問題の他に、焼結工程を経るため生産性が低いと
いう問題がある。すなわち、Ｔｉは高融点金属であるか
ら焼結のための温度が高く、時間も長い。従って、低温
短時間焼結が可能なことが望まれているが、上記２つの
方法ではこのことを達成することができない。特に、後
者の方法の場合には液相が生じる高温での焼成を行うた
め、このような要求を満足することは本質的に不可能で
ある。このように、緻密で空孔が少ない粉末焼結体を安
価にかつ生産性良く得る技術は未だ確立されていない。
この発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、
安価にかつ生産性良く高密度化できる高密度粉末焼結チ
タン合金を提供することを目的とする。
ン合金を製造する場合にはには、製品に空孔が残留する
という問題の他に、焼結工程を経るため生産性が低いと
いう問題がある。すなわち、Ｔｉは高融点金属であるか
ら焼結のための温度が高く、時間も長い。従って、低温
短時間焼結が可能なことが望まれているが、上記２つの
方法ではこのことを達成することができない。特に、後
者の方法の場合には液相が生じる高温での焼成を行うた
め、このような要求を満足することは本質的に不可能で
ある。このように、緻密で空孔が少ない粉末焼結体を安
価にかつ生産性良く得る技術は未だ確立されていない。
この発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、
安価にかつ生産性良く高密度化できる高密度粉末焼結チ
タン合金を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び作用】この発明は、上
記課題を解決するために、Ｆｅ、Ｎｉ、及びＣｏからな
る群から選択される１種又は２種以上の元素を含有し、
かつこれらの含有量が、 ０．５≦０．５Ｆｅ＋Ｎｉ＋０．６Ｃｏ≦４（重量％）
記課題を解決するために、Ｆｅ、Ｎｉ、及びＣｏからな
る群から選択される１種又は２種以上の元素を含有し、
かつこれらの含有量が、 ０．５≦０．５Ｆｅ＋Ｎｉ＋０．６Ｃｏ≦４（重量％）
【０００７】の条件を満足し、さらに０．５〜４重量％
のＭｏを含有し、残部がＴｉ及び不可避的不純物からな
ることを特徴とする高密度粉末焼結用チタン合金を提供
する。
のＭｏを含有し、残部がＴｉ及び不可避的不純物からな
ることを特徴とする高密度粉末焼結用チタン合金を提供
する。
【０００８】また、この組成に、重量％で、１０％以下
のＡｌ、１５％以下のＮｂ、１５％以下のＴａ、２５％
以下のＶ、１０％以下のＡｇ、５％以下のＢ、５％以下
のＢｅ、１５％以下のＣｒ、５％以下のＣｕ、１５％以
下のＭｎ、５％以下のＰｂ、５％以下のＰｄ、５％以下
のＳｉ、１０％以下のＷ、１５％以下のＳｎ、１０％以
下のＺｒ、及び１％以下のＯから選択される１種又は２
種以上を、２種以上の場合には合計で３０％以下の範囲
で、さらに含有していてもよい。
のＡｌ、１５％以下のＮｂ、１５％以下のＴａ、２５％
以下のＶ、１０％以下のＡｇ、５％以下のＢ、５％以下
のＢｅ、１５％以下のＣｒ、５％以下のＣｕ、１５％以
下のＭｎ、５％以下のＰｂ、５％以下のＰｄ、５％以下
のＳｉ、１０％以下のＷ、１５％以下のＳｎ、１０％以
下のＺｒ、及び１％以下のＯから選択される１種又は２
種以上を、２種以上の場合には合計で３０％以下の範囲
で、さらに含有していてもよい。
【０００９】本願発明者らは、緻密で空孔が少ない粉末
焼結体を安価にかつ生産性良く得るために、合金組成の
観点から種々検討を重ねた。すなわち、ＨＩＰなどの処
理を施すことなく、低温短時間で緻密に焼結可能な組成
を検討した。低温短時間で緻密に焼結させるためには焼
結速度が高いことが必要であるが、そのためにはＴｉ中
での拡散速度が大きく、かつＴｉに対して合金元素とし
て作用し、機械的性質に悪影響を及ぼさない元素を適量
添加すればよいという結論を得た。
焼結体を安価にかつ生産性良く得るために、合金組成の
観点から種々検討を重ねた。すなわち、ＨＩＰなどの処
理を施すことなく、低温短時間で緻密に焼結可能な組成
を検討した。低温短時間で緻密に焼結させるためには焼
結速度が高いことが必要であるが、そのためにはＴｉ中
での拡散速度が大きく、かつＴｉに対して合金元素とし
て作用し、機械的性質に悪影響を及ぼさない元素を適量
添加すればよいという結論を得た。
【００１０】βＴｉ中での拡散速度が大きい元素を調査
した結果、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏがこのような元素に該当す
ることがわかった。すなわち、これらの元素の拡散速度
（拡散係数）は９５０℃において１０-11 オ−ダ−（ｍ
2 ・sec -1）であり、Ｔｉの自己拡散速度である１０
-13 よりも１００倍大きい。また、これらの元素は強度
上昇に寄与する。しかし、このような元素のみではカ−
ケンド−ル（Kirkendall）効果により、合金成分側に気
孔が生成されやすくなり、高密度化が妨げられる恐れが
ある。
した結果、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏがこのような元素に該当す
ることがわかった。すなわち、これらの元素の拡散速度
（拡散係数）は９５０℃において１０-11 オ−ダ−（ｍ
2 ・sec -1）であり、Ｔｉの自己拡散速度である１０
-13 よりも１００倍大きい。また、これらの元素は強度
上昇に寄与する。しかし、このような元素のみではカ−
ケンド−ル（Kirkendall）効果により、合金成分側に気
孔が生成されやすくなり、高密度化が妨げられる恐れが
ある。
【００１１】このようなことを防止するために、本願発
明者らがさらに検討を重ねた結果、上述のような拡散速
度が大きな元素と共に、拡散速度が遅い、すなわち焼結
を遅らせる元素を添加すればよいことを見出した。
明者らがさらに検討を重ねた結果、上述のような拡散速
度が大きな元素と共に、拡散速度が遅い、すなわち焼結
を遅らせる元素を添加すればよいことを見出した。
【００１２】拡散速度が遅い元素を調査した結果、Ｍｏ
がこのような元素に該当することが判明した。Ｍｏの拡
散速度は１０-10 のオ−ダ−であり、チタンの１／１０
である。また、Ｍｏはβチタンに全率固溶し、合金元素
として機能する。この発明は、このような知見に基づい
てなされたものであり、ＴｉにＦｅ，Ｎｉ，又はＣｏ、
及びＭｏを適量添加することを特徴とするものである。
次に、組成限定理由について説明する。
がこのような元素に該当することが判明した。Ｍｏの拡
散速度は１０-10 のオ−ダ−であり、チタンの１／１０
である。また、Ｍｏはβチタンに全率固溶し、合金元素
として機能する。この発明は、このような知見に基づい
てなされたものであり、ＴｉにＦｅ，Ｎｉ，又はＣｏ、
及びＭｏを適量添加することを特徴とするものである。
次に、組成限定理由について説明する。
【００１３】真島らの研究（粉体および粉末冶金，１９
８７）によると、Ｆｅ，Ｎｉ，ＣｏとＴｉとの２元系状
態図において固液共存領域に入らない組成近傍までは緻
密化が進む可能性がある。また、これらの２元状態図か
ら、１２００℃で固液共存が発現する組成は、Ｆｅで１
５％、Ｎｉで７％、Ｃｏで１１％であることがわかる。
しかし、これらの量が多いと延性（靭性）が低下してし
まう。従って、これらを単独で添加する場合の上限をＦ
ｅ８％、Ｎｉ４％、Ｃｏ６．６７％に規定する。また、
これらの量が少なすぎても緻密化の効果が得られない。
従って、これらを単独で添加する場合の下限をＦｅ１
％、Ｎｉ０．５％、Ｃｏ０．８３％に規定する。しか
し、これらは同様の作用を有するため合計量で規定する
必要がある。従って、以下の式を満足するように、これ
らの含有量を規定する。 ０．５≦０．５Ｆｅ＋Ｎｉ＋０．６Ｃｏ≦４（重量％）
８７）によると、Ｆｅ，Ｎｉ，ＣｏとＴｉとの２元系状
態図において固液共存領域に入らない組成近傍までは緻
密化が進む可能性がある。また、これらの２元状態図か
ら、１２００℃で固液共存が発現する組成は、Ｆｅで１
５％、Ｎｉで７％、Ｃｏで１１％であることがわかる。
しかし、これらの量が多いと延性（靭性）が低下してし
まう。従って、これらを単独で添加する場合の上限をＦ
ｅ８％、Ｎｉ４％、Ｃｏ６．６７％に規定する。また、
これらの量が少なすぎても緻密化の効果が得られない。
従って、これらを単独で添加する場合の下限をＦｅ１
％、Ｎｉ０．５％、Ｃｏ０．８３％に規定する。しか
し、これらは同様の作用を有するため合計量で規定する
必要がある。従って、以下の式を満足するように、これ
らの含有量を規定する。 ０．５≦０．５Ｆｅ＋Ｎｉ＋０．６Ｃｏ≦４（重量％）
【００１４】Ｍｏは上述したようにβＴｉ中での拡散速
度が遅い元素であり、拡散速度が大きいＦｅ，Ｎｉ，Ｃ
ｏと並存することにより高密度化を達成するものであ
る。しかし、Ｍｏの量が０．５％よりも少ない場合には
その効果が得られず、４．０％を超えると緻密化の進行
が遅れ、緻密化が十分に図れない。
度が遅い元素であり、拡散速度が大きいＦｅ，Ｎｉ，Ｃ
ｏと並存することにより高密度化を達成するものであ
る。しかし、Ｍｏの量が０．５％よりも少ない場合には
その効果が得られず、４．０％を超えると緻密化の進行
が遅れ、緻密化が十分に図れない。
【００１５】また、Ａｌ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｖ，Ａｇ，Ｂ，
Ｂｅ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｍｎ，Ｐｂ，Ｐｄ，Ｓｉ，Ｗ，Ｓ
ｎ，Ｚｒ，及びＯなどは、溶製材の添加元素として用い
られ、この発明において意図している焼結性を妨げない
ので、通常の溶製材と同じ思想で適量添加することがで
きる。Ａｌ及びＯはα安定化元素であり、上述の範囲で
含有させることによりＴｉに固溶して著しく強度を高め
る。Ｎｂ，Ｔａ，Ｖはβ安定化元素であり、Ｔｉに全率
固溶する。これらを上述の範囲で含有させることにより
強度が上昇する。
Ｂｅ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｍｎ，Ｐｂ，Ｐｄ，Ｓｉ，Ｗ，Ｓ
ｎ，Ｚｒ，及びＯなどは、溶製材の添加元素として用い
られ、この発明において意図している焼結性を妨げない
ので、通常の溶製材と同じ思想で適量添加することがで
きる。Ａｌ及びＯはα安定化元素であり、上述の範囲で
含有させることによりＴｉに固溶して著しく強度を高め
る。Ｎｂ，Ｔａ，Ｖはβ安定化元素であり、Ｔｉに全率
固溶する。これらを上述の範囲で含有させることにより
強度が上昇する。
【００１６】Ａｇ，Ｂ，Ｂｅ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｍｎ，Ｐ
ｂ，Ｐｄ，Ｓｉ，Ｗはβ安定化元素であり、Ｔｉと共析
反応を生じる。これらを上述の範囲で含有させることに
よりやはり強度が上昇する。Ｓｎ，Ｚｎはｔｙｙうせい
お元素であり、α相、β相に均一に固溶し、静的強度の
他クリ−プ強度をも改善する。
ｂ，Ｐｄ，Ｓｉ，Ｗはβ安定化元素であり、Ｔｉと共析
反応を生じる。これらを上述の範囲で含有させることに
よりやはり強度が上昇する。Ｓｎ，Ｚｎはｔｙｙうせい
お元素であり、α相、β相に均一に固溶し、静的強度の
他クリ−プ強度をも改善する。
【００１７】このように規定される本発明の粉末焼結用
チタン合金は、チタン粉末と予め合金化された合金粉末
とを混合し、その混合粉末を成形して焼結するといった
方法で製造することが好ましい。この方法を採用するこ
とにより、均一性が良好となり、緻密化を促進すること
ができる。このような方法としては、特公平２−５０１
７２号公報に記載されているものがある。これは、
チタン合金は、チタン粉末と予め合金化された合金粉末
とを混合し、その混合粉末を成形して焼結するといった
方法で製造することが好ましい。この方法を採用するこ
とにより、均一性が良好となり、緻密化を促進すること
ができる。このような方法としては、特公平２−５０１
７２号公報に記載されているものがある。これは、
【００１８】（ａ）２つ以上の金属からなる予備合金で
あって、チタンと合金化可能な合金形成粒子を高いエネ
ルギ−を付与できる粉砕機を用いて、平均粒径０．５乃
至２０μｍの大きさに粉砕し、
あって、チタンと合金化可能な合金形成粒子を高いエネ
ルギ−を付与できる粉砕機を用いて、平均粒径０．５乃
至２０μｍの大きさに粉砕し、
【００１９】（ｂ）これと平均粒径４０乃至１７７μｍ
のチタン基金属粒子とを混合し、このチタン基金属粒子
の重量配合比が７０乃至９５％、残部が前記合金形成粒
子である粉末混合物を形成し、（ｃ）前記粉末混合物
を、理論値の８０乃至９０％の密度を有する圧粉体に成
形し、（ｄ）前記圧粉体を、液相が生成する温度未満で
焼結すること、を骨子としたものである。
のチタン基金属粒子とを混合し、このチタン基金属粒子
の重量配合比が７０乃至９５％、残部が前記合金形成粒
子である粉末混合物を形成し、（ｃ）前記粉末混合物
を、理論値の８０乃至９０％の密度を有する圧粉体に成
形し、（ｄ）前記圧粉体を、液相が生成する温度未満で
焼結すること、を骨子としたものである。
【００２０】この方法を用いることにより理論密度の９
９．０乃至９９．８％の密度のチタン合金焼結体を得る
ことができ、単に素粉末を混合して作成したチタン合金
の９４．５乃至９６．５％よりもはるかに高い密度を得
ることが可能になる。機械的性質も溶製・鍛造チタン合
金とほぼ同一となる。従来用いられていた組成のチタン
合金ではこの方法により焼結温度１２６０℃で４時間か
かって焼結可能であったが、本発明の組成のチタン合金
では、さらに低温短時間で焼結することが可能となる。
９．０乃至９９．８％の密度のチタン合金焼結体を得る
ことができ、単に素粉末を混合して作成したチタン合金
の９４．５乃至９６．５％よりもはるかに高い密度を得
ることが可能になる。機械的性質も溶製・鍛造チタン合
金とほぼ同一となる。従来用いられていた組成のチタン
合金ではこの方法により焼結温度１２６０℃で４時間か
かって焼結可能であったが、本発明の組成のチタン合金
では、さらに低温短時間で焼結することが可能となる。
【００２１】
【実施例】以下、この発明の実施例について説明する。 （実施例１）
【００２２】表１，２に示す組成を有するチタン合金と
なるように、原料粉末を配合した。表１の組成番号１乃
至２１は本発明の範囲内の実施例であり、表２の組成番
号２２乃至３５はその範囲から外れる比較例である。な
お、表１，２にＥＱ１とあるのは０．５Ｆｅ＋Ｎｉ＋
０．６Ｃｏを表わす。
なるように、原料粉末を配合した。表１の組成番号１乃
至２１は本発明の範囲内の実施例であり、表２の組成番
号２２乃至３５はその範囲から外れる比較例である。な
お、表１，２にＥＱ１とあるのは０．５Ｆｅ＋Ｎｉ＋
０．６Ｃｏを表わす。
【００２３】ここでは、予め夫々の組成に対応する合金
成分のマスタ−アロイ粉末を製造した。この場合に、マ
スタ−アロイ粉末は以下のように製造した。先ず夫々の
組成のマスタ−アロイをアルゴン雰囲気ア−ク溶解炉で
溶製し、凝固後−１００メッシュに粗粉砕し、直径約３
mmの鋼球約１０kgと、フレオン２リットルとともにアト
ライタ−に入れ、約６０分間粉砕した。その後、粉砕後
の粉末をアトライタ−から取り出し、乾燥した。このよ
うにして製造されたマスタ−アロイ粉末粒子の粒径をレ
−ザ−マイクロンサイザ−で測定した結果、その平均粒
径は３〜５μｍであった。
成分のマスタ−アロイ粉末を製造した。この場合に、マ
スタ−アロイ粉末は以下のように製造した。先ず夫々の
組成のマスタ−アロイをアルゴン雰囲気ア−ク溶解炉で
溶製し、凝固後−１００メッシュに粗粉砕し、直径約３
mmの鋼球約１０kgと、フレオン２リットルとともにアト
ライタ−に入れ、約６０分間粉砕した。その後、粉砕後
の粉末をアトライタ−から取り出し、乾燥した。このよ
うにして製造されたマスタ−アロイ粉末粒子の粒径をレ
−ザ−マイクロンサイザ−で測定した結果、その平均粒
径は３〜５μｍであった。
【００２４】これらマスタ−アロイ粉末と、−１００メ
ッシュ（平均粒径約７５μｍ）の純チタン粉末とを、表
１に示す各組成になるように、Ｖブレンダ−によって混
合した。そして、このようにして製造した混合粉末を鋼
製金型に充填し、圧力５．０tonf／cm2 で４×４×１５
（mm) の圧粉体に成形した。圧粉体の密度は理論値の約
８５％であった。
ッシュ（平均粒径約７５μｍ）の純チタン粉末とを、表
１に示す各組成になるように、Ｖブレンダ−によって混
合した。そして、このようにして製造した混合粉末を鋼
製金型に充填し、圧力５．０tonf／cm2 で４×４×１５
（mm) の圧粉体に成形した。圧粉体の密度は理論値の約
８５％であった。
【００２５】このようにして成形した各組成の圧粉体を
熱膨張試験機にセットし、その中を１０-5Torrオ−ダ−
の真空にした後、１０℃／min で１２５０℃まで加熱し
た。表１にこの加熱によって焼結された各組成の焼結体
の密度が９９％となる温度を示した。なお、９９％まで
焼結するとき、試験片がほぼ５％収縮することから、試
験片が０．７５mm（元の長さ１５mmの５％）収縮した点
を密度９９％とした。表１に示すように、本発明の範囲
内であれば、１１５０℃未満という低い温度で９９％の
密度が得られることが確認された。
熱膨張試験機にセットし、その中を１０-5Torrオ−ダ−
の真空にした後、１０℃／min で１２５０℃まで加熱し
た。表１にこの加熱によって焼結された各組成の焼結体
の密度が９９％となる温度を示した。なお、９９％まで
焼結するとき、試験片がほぼ５％収縮することから、試
験片が０．７５mm（元の長さ１５mmの５％）収縮した点
を密度９９％とした。表１に示すように、本発明の範囲
内であれば、１１５０℃未満という低い温度で９９％の
密度が得られることが確認された。
【００２６】図１は、０．５Ｆｅ＋Ｎｉ＋０．６Ｃｏの
値と密度が９９％に達する温度とのの関係を示したもの
である。また図２は、Ｍｏ量と密度が９９％に達する温
度との関係を示したものである。これらの図から明らか
なように、０．５Ｆｅ＋Ｎｉ＋０．６Ｃｏの値及びＭｏ
量が増加するに従って、密度が９９％に達する温度が低
下することがわかる。そして、このような効果は、０．
５Ｆｅ＋Ｎｉ＋０．６Ｃｏの値が０．５％以上で、かつ
Ｍｏの値が０．５％以上で顕著となることがわかる。ま
た、表１にはＦｅ，Ｎｉ，Ｃｏの単独の添加量も示して
いるが、各元素とも、ほぼ等価な効果を示すことがわか
る。また、組成番号１９〜２１は他の合金元素としてＡ
ｌ及びＶを添加したものであるが、これらが含まれてい
ても焼結性に悪影響を与えないことが確認された。
値と密度が９９％に達する温度とのの関係を示したもの
である。また図２は、Ｍｏ量と密度が９９％に達する温
度との関係を示したものである。これらの図から明らか
なように、０．５Ｆｅ＋Ｎｉ＋０．６Ｃｏの値及びＭｏ
量が増加するに従って、密度が９９％に達する温度が低
下することがわかる。そして、このような効果は、０．
５Ｆｅ＋Ｎｉ＋０．６Ｃｏの値が０．５％以上で、かつ
Ｍｏの値が０．５％以上で顕著となることがわかる。ま
た、表１にはＦｅ，Ｎｉ，Ｃｏの単独の添加量も示して
いるが、各元素とも、ほぼ等価な効果を示すことがわか
る。また、組成番号１９〜２１は他の合金元素としてＡ
ｌ及びＶを添加したものであるが、これらが含まれてい
ても焼結性に悪影響を与えないことが確認された。
【００２７】これに対して、０．５Ｆｅ＋Ｎｉ＋０．６
Ｃｏの値又はＭｏの含有量が０．５％未満である比較例
の組成番号２２，２３，２６，２８，３２，３４，３５
の場合には、表２に示すように、密度が９９％となる温
度が急激に高温側に移行し、１１５０℃を超える温度と
なった。また、これらのうち組成番号２２では最終密度
が９９％にならなかった。さらに、Ｍｏ眼有料が４．０
％を越える組成番号２４及び３３の場合にも、密度が９
９％となる温度が１１５０℃を超えた。 （実施例２）
Ｃｏの値又はＭｏの含有量が０．５％未満である比較例
の組成番号２２，２３，２６，２８，３２，３４，３５
の場合には、表２に示すように、密度が９９％となる温
度が急激に高温側に移行し、１１５０℃を超える温度と
なった。また、これらのうち組成番号２２では最終密度
が９９％にならなかった。さらに、Ｍｏ眼有料が４．０
％を越える組成番号２４及び３３の場合にも、密度が９
９％となる温度が１１５０℃を超えた。 （実施例２）
【００２８】実施例１と同様な手順で各組成の混合粉末
により４×４×１５（mm）の圧粉体を作成して、熱膨張
試験機にセットし、その中を１０-5Torrオ−ダ−の真空
にした後、１０℃／min で１１５０℃まで昇温し、その
温度で４時間保持した。この間の試験片の収縮量から、
密度が理論密度の９９．５％になるまでに要する時間を
求めた。表１にその値を示す。なお、９９．５％まで焼
結するとき、試験片がほぼ５．２％収縮することから、
試験片が０．７８mm（元の長さ１５mmの５．２％）収縮
した点を密度９９．５％とした。表１に示すように、本
発明の範囲内であれば最大１３８分間と短時間で９９．
５％という密度が得られることが確認された。
により４×４×１５（mm）の圧粉体を作成して、熱膨張
試験機にセットし、その中を１０-5Torrオ−ダ−の真空
にした後、１０℃／min で１１５０℃まで昇温し、その
温度で４時間保持した。この間の試験片の収縮量から、
密度が理論密度の９９．５％になるまでに要する時間を
求めた。表１にその値を示す。なお、９９．５％まで焼
結するとき、試験片がほぼ５．２％収縮することから、
試験片が０．７８mm（元の長さ１５mmの５．２％）収縮
した点を密度９９．５％とした。表１に示すように、本
発明の範囲内であれば最大１３８分間と短時間で９９．
５％という密度が得られることが確認された。
【００２９】図３は、０．５Ｆｅ＋Ｎｉ＋０．６Ｃｏの
値と密度が９９．５％に達する時間との関係を示したも
のである。また図４はＭｏ量と密度が９９．５％に達す
る時間との関係を示したものである。これらの図から明
らかなように、０．５Ｆｅ＋Ｎｉ＋０．６Ｃｏの値、及
びＭｏの含有量が増加するに従って、１１５０℃におい
て密度が９９．５％になるのに要する時間が短縮される
ことがわかる。また、このような効果は、０．５Ｆｅ＋
Ｎｉ＋０．６Ｃｏの値が０．５％以上で、かつＭｏの含
有量が０．５％以上で顕著となることがわかる。
値と密度が９９．５％に達する時間との関係を示したも
のである。また図４はＭｏ量と密度が９９．５％に達す
る時間との関係を示したものである。これらの図から明
らかなように、０．５Ｆｅ＋Ｎｉ＋０．６Ｃｏの値、及
びＭｏの含有量が増加するに従って、１１５０℃におい
て密度が９９．５％になるのに要する時間が短縮される
ことがわかる。また、このような効果は、０．５Ｆｅ＋
Ｎｉ＋０．６Ｃｏの値が０．５％以上で、かつＭｏの含
有量が０．５％以上で顕著となることがわかる。
【００３０】これに対して、０．５Ｆｅ＋Ｎｉ＋０．６
Ｃｏの値、又はＭｏの含有量が０．５％未満である比較
例の組成番号２２，２３，２６，２８，３０，３２，３
４，３５の場合には、表２に示すように密度が９９．５
％に達する時間が急激に超時間側に移行し、１６０分を
超える時間となった。また、これらのうち組成番号２２
及び３０では、４時間では密度が９９．５％にならなか
った。さらに、Ｍｏの含有量が４．０％を超える組成番
号２４及び３３の場合にも密度が９９．５％に達する時
間が１６０分間を超えた。 （実施例３）
Ｃｏの値、又はＭｏの含有量が０．５％未満である比較
例の組成番号２２，２３，２６，２８，３０，３２，３
４，３５の場合には、表２に示すように密度が９９．５
％に達する時間が急激に超時間側に移行し、１６０分を
超える時間となった。また、これらのうち組成番号２２
及び３０では、４時間では密度が９９．５％にならなか
った。さらに、Ｍｏの含有量が４．０％を超える組成番
号２４及び３３の場合にも密度が９９．５％に達する時
間が１６０分間を超えた。 （実施例３）
【００３１】実施例１と同様な手順で各組成の混合粉末
により１３×１３×６９（mm）の圧粉体を成形した後、
１０-5Torrオ−ダ−の真空中において１２５０℃で４時
間の焼結を行った。このようにして作製した各組成の焼
結体から平行部の径６．２５mm、標点間距離２５mmの引
張試験片を作製し、常温で引張試験を実施した。表１，
２にその際の引張強さ及び破断伸びの値を併せて示す。
表１から明らかなように、本発明の範囲内の組成では、
引張強さ及び破断伸びとも十分な値を示すことが確認さ
れた。
により１３×１３×６９（mm）の圧粉体を成形した後、
１０-5Torrオ−ダ−の真空中において１２５０℃で４時
間の焼結を行った。このようにして作製した各組成の焼
結体から平行部の径６．２５mm、標点間距離２５mmの引
張試験片を作製し、常温で引張試験を実施した。表１，
２にその際の引張強さ及び破断伸びの値を併せて示す。
表１から明らかなように、本発明の範囲内の組成では、
引張強さ及び破断伸びとも十分な値を示すことが確認さ
れた。
【００３２】図５は、０．５Ｆｅ＋Ｎｉ＋０．６Ｃｏの
値と破断伸びとの関係を示したものである。また図６は
Ｍｏの量と破断伸びとの関係を示したものである。これ
らの図から明らかなように、破断伸びは０．５Ｆｅ＋Ｎ
ｉ＋０．６Ｃｏの値及びＭｏの含有量が増加するに従っ
て低下する傾向にあり、これらの値のいずれかが４．０
％を超えると伸びが急激に低下することがわかる。
値と破断伸びとの関係を示したものである。また図６は
Ｍｏの量と破断伸びとの関係を示したものである。これ
らの図から明らかなように、破断伸びは０．５Ｆｅ＋Ｎ
ｉ＋０．６Ｃｏの値及びＭｏの含有量が増加するに従っ
て低下する傾向にあり、これらの値のいずれかが４．０
％を超えると伸びが急激に低下することがわかる。
【００３３】すなわち、表２に示すように、０．５Ｆｅ
＋Ｎｉ＋０．６Ｃｏの値又はＭｏの含有量が４．０％を
超える比較例の組成番号２４，２５，２７，２９，３
１，３３は破断伸びが３％以下と極めて低く、これらが
４．０％を超える添加は好ましくないことが確認され
た。これは、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｍｏの過剰添加が金属
間化合物の生成を助長し、靭性が著しく低下する結果で
あると考えられる。
＋Ｎｉ＋０．６Ｃｏの値又はＭｏの含有量が４．０％を
超える比較例の組成番号２４，２５，２７，２９，３
１，３３は破断伸びが３％以下と極めて低く、これらが
４．０％を超える添加は好ましくないことが確認され
た。これは、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｍｏの過剰添加が金属
間化合物の生成を助長し、靭性が著しく低下する結果で
あると考えられる。
【００３４】なお、合金元素としてＡｌ，Ｖを添加した
組成番号１９〜２１については、引張強度が高いことが
確認される。例えば合金番号１と１９とを比較すると引
張強度が４６kgf ／cm2 も上昇している。すなわち、Ａ
ｌ，Ｖの添加により強度が上昇することが確認された。
組成番号１９〜２１については、引張強度が高いことが
確認される。例えば合金番号１と１９とを比較すると引
張強度が４６kgf ／cm2 も上昇している。すなわち、Ａ
ｌ，Ｖの添加により強度が上昇することが確認された。
【００３５】
【表１】
【００３６】
【表２】
【００３７】
【発明の効果】この発明によれば、安価にかつ生産性良
く高密度化できる高密度粉末焼結チタン合金が提供され
る。
く高密度化できる高密度粉末焼結チタン合金が提供され
る。
【図１】０．５Ｆｅ＋Ｎｉ＋０．６Ｃｏの値と密度が９
９％に達する温度との関係を示す図。
９％に達する温度との関係を示す図。
【図２】Ｍｏ量と密度が９９％に達する温度との関係を
示す図。
示す図。
【図３】０．５Ｆｅ＋Ｎｉ＋０．６Ｃｏの値と密度が９
９．５％に達するのに要する時間との関係を示す図。
９．５％に達するのに要する時間との関係を示す図。
【図４】Ｍｏ量と密度が９９．５％に達するのに要する
時間との関係を示す図。
時間との関係を示す図。
【図５】０．５Ｆｅ＋Ｎｉ＋０．６Ｃｏの値と伸びとの
関係を示す図。
関係を示す図。
【図６】Ｍｏ量と伸びとの関係を示す図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今藤 雄治 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｆｅ、Ｎｉ、及びＣｏからなる群から選
択される１種または２種以上の元素を含有し、かつこれ
らの含有量が、 ０．５≦０．５Ｆｅ＋Ｎｉ＋０．６Ｃｏ≦４（重量％） の条件を満足し、さらに０．５〜４重量％のＭｏを含有
し、残部がＴｉ及び不可避的不純物からなることを特徴
とする高密度粉末焼結用チタン合金。 - 【請求項２】 重量％で、１０％以下のＡｌ、１５％以
下のＮｂ、１５％以下のＴａ、２５％以下のＶ、１０％
以下のＡｇ、５％以下のＢ、５％以下のＢｅ、１５％以
下のＣｒ、５％以下のＣｕ、１５％以下のＭｎ、５％以
下のＰｂ、５％以下のＰｄ、５％以下のＳｉ、１０％以
下のＷ、１５％以下のＳｎ、１０％以下のＺｒ、及び１
％以下のＯから選択される１種又は２種以上を、２種以
上の場合には合計で３０％以下の範囲で、さらに含有し
ていることを特徴とする請求項１に記載の高密度粉末焼
結用チタン合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3308705A JP2551285B2 (ja) | 1991-11-25 | 1991-11-25 | 高密度粉末焼結用チタン合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3308705A JP2551285B2 (ja) | 1991-11-25 | 1991-11-25 | 高密度粉末焼結用チタン合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05148568A true JPH05148568A (ja) | 1993-06-15 |
| JP2551285B2 JP2551285B2 (ja) | 1996-11-06 |
Family
ID=17984291
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3308705A Expired - Fee Related JP2551285B2 (ja) | 1991-11-25 | 1991-11-25 | 高密度粉末焼結用チタン合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2551285B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05148567A (ja) * | 1991-11-25 | 1993-06-15 | Nkk Corp | 高密度粉末焼結用チタン合金 |
| JPH05171321A (ja) * | 1991-12-24 | 1993-07-09 | Nkk Corp | 高密度粉末焼結用チタン合金 |
| WO2011152553A1 (ja) * | 2010-05-31 | 2011-12-08 | 東邦チタニウム株式会社 | 銅粉、クロム粉または鉄粉を配合したチタン合金複合粉、これを原料としたチタン合金材及びその製造方法 |
| JP2013112856A (ja) * | 2011-11-29 | 2013-06-10 | Toho Titanium Co Ltd | α＋β型またはβ型チタン合金およびその製造方法 |
| WO2020132881A1 (zh) * | 2018-12-24 | 2020-07-02 | 北京科技大学 | 一种金属材料的烧结致密化及晶粒尺寸控制方法 |
| US11673196B2 (en) | 2018-12-24 | 2023-06-13 | University Of Science And Technology Beijing | Metal material sintering densification and grain size control method |
-
1991
- 1991-11-25 JP JP3308705A patent/JP2551285B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05148567A (ja) * | 1991-11-25 | 1993-06-15 | Nkk Corp | 高密度粉末焼結用チタン合金 |
| JPH05171321A (ja) * | 1991-12-24 | 1993-07-09 | Nkk Corp | 高密度粉末焼結用チタン合金 |
| JP2737498B2 (ja) * | 1991-12-24 | 1998-04-08 | 日本鋼管株式会社 | 高密度粉末焼結用チタン合金 |
| WO2011152553A1 (ja) * | 2010-05-31 | 2011-12-08 | 東邦チタニウム株式会社 | 銅粉、クロム粉または鉄粉を配合したチタン合金複合粉、これを原料としたチタン合金材及びその製造方法 |
| CN102905822A (zh) * | 2010-05-31 | 2013-01-30 | 东邦钛株式会社 | 配合铜粉、铬粉或铁粉而成的钛合金复合粉、以其为原料的钛合金材料及其制造方法 |
| JP5889786B2 (ja) * | 2010-05-31 | 2016-03-22 | 東邦チタニウム株式会社 | 銅粉、クロム粉または鉄粉を配合したチタン合金混合粉およびその製造方法ならびにチタン合金材の製造方法 |
| JP2013112856A (ja) * | 2011-11-29 | 2013-06-10 | Toho Titanium Co Ltd | α＋β型またはβ型チタン合金およびその製造方法 |
| WO2020132881A1 (zh) * | 2018-12-24 | 2020-07-02 | 北京科技大学 | 一种金属材料的烧结致密化及晶粒尺寸控制方法 |
| US11673196B2 (en) | 2018-12-24 | 2023-06-13 | University Of Science And Technology Beijing | Metal material sintering densification and grain size control method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2551285B2 (ja) | 1996-11-06 |
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