JPH0593233A - チタンアルミニウム化物/チタン合金微小複合体材料 - Google Patents
チタンアルミニウム化物/チタン合金微小複合体材料Info
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- JPH0593233A JPH0593233A JP31014991A JP31014991A JPH0593233A JP H0593233 A JPH0593233 A JP H0593233A JP 31014991 A JP31014991 A JP 31014991A JP 31014991 A JP31014991 A JP 31014991A JP H0593233 A JPH0593233 A JP H0593233A
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- Japan
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- titanium
- component
- microcomposite
- tial
- sintered
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
- C22C1/045—Alloys based on refractory metals
- C22C1/0458—Alloys based on titanium, zirconium or hafnium
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y10T428/31678—Of metal
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- Organic Chemistry (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明の目的は、高温特性および増大された重
量に対する強度比を改善したチタン基微小複合体材料を
提供する。 【構成】チタン基微小複合体材料は、第1、第2の成分
を包含する。前記第1成分は、チタンまたはチタン基合
金である。前記第2成分は、約1体積%〜約50体積%
のチタンアルミニウム化物である。前記微小複合体材料
の微小組織は、相対的に多い量のチタンまたはチタン基
合金の間に一様に分散された相対的に少ない量のチタン
アルミニウム化物をからなる。
量に対する強度比を改善したチタン基微小複合体材料を
提供する。 【構成】チタン基微小複合体材料は、第1、第2の成分
を包含する。前記第1成分は、チタンまたはチタン基合
金である。前記第2成分は、約1体積%〜約50体積%
のチタンアルミニウム化物である。前記微小複合体材料
の微小組織は、相対的に多い量のチタンまたはチタン基
合金の間に一様に分散された相対的に少ない量のチタン
アルミニウム化物をからなる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、粉末冶金に関し、特に
チタンアルミニウム化物/チタン合金微小複合体材料に
係わる。
チタンアルミニウム化物/チタン合金微小複合体材料に
係わる。
【0002】
【従来の技術および課題】チタン基合金は、強度、硬
度、低密度および耐食性を含む適度に高い温度に耐える
特性の化合物を提示する。近年、チタン基合金は適度に
高温度に対して最低限作用する化合物中の鉄、ニッケル
合金に代わって軽量化であるので航空宇宙産業応用に広
く使用されている。
度、低密度および耐食性を含む適度に高い温度に耐える
特性の化合物を提示する。近年、チタン基合金は適度に
高温度に対して最低限作用する化合物中の鉄、ニッケル
合金に代わって軽量化であるので航空宇宙産業応用に広
く使用されている。
【0003】本出願の譲受人はチタン基合金が利用でき
る応用範囲を拡張するために、前記チタン基合金の特性
を改善する努力がなされている。例えば、アブコウィチ
らの米国特許明細書第4,731,115号には、粉末
TiCをチタン基合金母材を形成するために配置された
成分を有する粉末に添加することによってTiCが強化
材または補剛物質としてチタン基合金母材に組み込まれ
る微小複合体材料を開示しれている。さらに、圧縮し、
母材中へのTiCの拡散を妨げるように選ばれた温度で
焼結されることにより、混合物質はチタン基合金母材物
質に比べて高硬度、高モジュラス、優れた耐摩耗性を表
わす。
る応用範囲を拡張するために、前記チタン基合金の特性
を改善する努力がなされている。例えば、アブコウィチ
らの米国特許明細書第4,731,115号には、粉末
TiCをチタン基合金母材を形成するために配置された
成分を有する粉末に添加することによってTiCが強化
材または補剛物質としてチタン基合金母材に組み込まれ
る微小複合体材料を開示しれている。さらに、圧縮し、
母材中へのTiCの拡散を妨げるように選ばれた温度で
焼結されることにより、混合物質はチタン基合金母材物
質に比べて高硬度、高モジュラス、優れた耐摩耗性を表
わす。
【0004】アブコウィチらの米国特許明細書第4,9
06,4305号には、TiB2 が強化材としてチタン
基合金母材に組み込まれる微小複合体材料を開示してい
る。TiB2 の添加により形成された前記微小複合体材
料は、TiCの添加により形成された前記微小複合体材
料に比べて強度及びモジュラスが増加する。
06,4305号には、TiB2 が強化材としてチタン
基合金母材に組み込まれる微小複合体材料を開示してい
る。TiB2 の添加により形成された前記微小複合体材
料は、TiCの添加により形成された前記微小複合体材
料に比べて強度及びモジュラスが増加する。
【0005】本発明者らは、継続した開発ワークの過程
中で、モジュラス、高い温度での引張強度を改善すると
共に妥当な延性の維持および現存のチタン基合金に比べ
て低総合密度を有する微小複合体材料を生じるチタン基
合金のための強化材または補剛物質を発見した。
中で、モジュラス、高い温度での引張強度を改善すると
共に妥当な延性の維持および現存のチタン基合金に比べ
て低総合密度を有する微小複合体材料を生じるチタン基
合金のための強化材または補剛物質を発見した。
【0006】よって、本発明の目的はモジュラス、高温
度引張り強度および重量に対する強度比を含む機械的特
性が改善されたチタン基微小複合体材料を提供する。
度引張り強度および重量に対する強度比を含む機械的特
性が改善されたチタン基微小複合体材料を提供する。
【0007】本発明の別の目的および有益さは、後述す
る説明の部分で示され、前記部分は前記説明から明らか
にされるか、本発明の実施によって学ばれるであろう。
本発明の前記目的および有益さは、添えられた特許請求
の範囲に特に位置付けられた手段および結合によって明
らかにされ、かつ達成される。
る説明の部分で示され、前記部分は前記説明から明らか
にされるか、本発明の実施によって学ばれるであろう。
本発明の前記目的および有益さは、添えられた特許請求
の範囲に特に位置付けられた手段および結合によって明
らかにされ、かつ達成される。
【0008】
【課題を解決するための手段および作用】前述した目的
およびここで具現化され、かつ広く述べられた本発明に
係わる目的を達成するために、本発明は第1、第2の成
分を含むチタン基微小複合体材料を提供する。前記第1
成分は、チタンまたはチタン基合金からなる。前記第2
成分は、チタンアルミニウム化物からなる。前記微小複
合体材料は、約1体積%〜約50体積%のチタンアルミ
ニウム化物を含み、かつ相対的に多い量のチタンまたは
チタン基合金の間に一様に分散された相対的に少ない量
のチタンアルミニウム化物を含む微小組成を有する。好
ましい例において、前記微小複合体材料は約10重量%
のチタンアルミニウム化物を含む。
およびここで具現化され、かつ広く述べられた本発明に
係わる目的を達成するために、本発明は第1、第2の成
分を含むチタン基微小複合体材料を提供する。前記第1
成分は、チタンまたはチタン基合金からなる。前記第2
成分は、チタンアルミニウム化物からなる。前記微小複
合体材料は、約1体積%〜約50体積%のチタンアルミ
ニウム化物を含み、かつ相対的に多い量のチタンまたは
チタン基合金の間に一様に分散された相対的に少ない量
のチタンアルミニウム化物を含む微小組成を有する。好
ましい例において、前記微小複合体材料は約10重量%
のチタンアルミニウム化物を含む。
【0009】前記微小複合体材料は、粉末チタンアルミ
ニウム化物と粉末チタンまたは粉末チタン基合金を混合
して約1体積%〜約50体積%のチタンアルミニウム化
物を含む混合物を形成し、前記混合物を冷間等圧圧縮し
てグリーン成形体を形成し、そして前記グリーン成形体
を焼結して焼結物を形成することによって形成されるこ
とが望ましい。好ましい例において、焼結物は前記焼結
物のさらに緻密にするために熱間押出、熱間鍛造、また
は熱間等圧圧縮される。
ニウム化物と粉末チタンまたは粉末チタン基合金を混合
して約1体積%〜約50体積%のチタンアルミニウム化
物を含む混合物を形成し、前記混合物を冷間等圧圧縮し
てグリーン成形体を形成し、そして前記グリーン成形体
を焼結して焼結物を形成することによって形成されるこ
とが望ましい。好ましい例において、焼結物は前記焼結
物のさらに緻密にするために熱間押出、熱間鍛造、また
は熱間等圧圧縮される。
【0010】本発明は、第1、第2の成分を含むチタン
基微小複合体材料である。本発明によれば、前記第1成
分はチタンおよびチタン基合金から選ばれる物質から構
成される。前記第1成分物質は、約50μm〜約150
μmの範囲の粒径を有する粉末金属であることが好まし
い。前記第1成分物質用の適切なチタン基合金は、Ti
−6Al−4V、Ti−6Al−6V−2Sn、Ti−
6Al−2Sn−4Zr−2Mo、Ti−10V−2F
e−3AlおよびTi−5Al−2.5Snを含むが、
これらに限定されない。
基微小複合体材料である。本発明によれば、前記第1成
分はチタンおよびチタン基合金から選ばれる物質から構
成される。前記第1成分物質は、約50μm〜約150
μmの範囲の粒径を有する粉末金属であることが好まし
い。前記第1成分物質用の適切なチタン基合金は、Ti
−6Al−4V、Ti−6Al−6V−2Sn、Ti−
6Al−2Sn−4Zr−2Mo、Ti−10V−2F
e−3AlおよびTi−5Al−2.5Snを含むが、
これらに限定されない。
【0011】本発明によれば、前記第2成分はチタンア
ルミニウム化物からなる。チタンアルミニウム化物は、
二つの形態;TiAl(γ)、タイダル(α)で存在す
る金属間化合物である。TiAlは、低密度でより高い
耐熱性を持つという理由からチタンアルミニウム化物の
形態であることが好ましい。本発明によれば、約1体積
%〜約50体積%のチタンアルミニウムが前記第1成分
に強化材または補剛物質として組み込まれる。好ましい
例において、約5体積%〜約20体積%のチタンアルミ
ニウム化物が前記第1成分に組み込まれる。別の好まし
い例において、約5体積%〜約20体積%のTiAlが
前記第1成分に組み込まれる。
ルミニウム化物からなる。チタンアルミニウム化物は、
二つの形態;TiAl(γ)、タイダル(α)で存在す
る金属間化合物である。TiAlは、低密度でより高い
耐熱性を持つという理由からチタンアルミニウム化物の
形態であることが好ましい。本発明によれば、約1体積
%〜約50体積%のチタンアルミニウムが前記第1成分
に強化材または補剛物質として組み込まれる。好ましい
例において、約5体積%〜約20体積%のチタンアルミ
ニウム化物が前記第1成分に組み込まれる。別の好まし
い例において、約5体積%〜約20体積%のTiAlが
前記第1成分に組み込まれる。
【0012】チタンアルミニウム化物は、粉末チタンア
ルミニウム化物を前記第1成分を形成する粉末金属に混
合することによって前記第1成分に一様に組み込まれて
もよい。前記粉末チタンアルミニウム化物は、約20μ
m〜約10μmの範囲の粒径を有することが好ましい。
ルミニウム化物を前記第1成分を形成する粉末金属に混
合することによって前記第1成分に一様に組み込まれて
もよい。前記粉末チタンアルミニウム化物は、約20μ
m〜約10μmの範囲の粒径を有することが好ましい。
【0013】混合された粉末チタンアルミニウム化物と
粉末チタンまたはチタン基合金の粒子は、モールドに配
置され、通常の粉末冶金技術を用いて冷間等圧圧縮して
グリーン成形体を形成してもよい。前記成形体は、焼結
されて焼結物を形成する。前記成形体は、周囲の前記第
1成分とのチタンアルミニウム化物の十分な反応を妨げ
るように選ばれた温度で真空焼結されることが好まし
い。焼結温度および時間は、約2200゜F〜約225
0゜Fの範囲で、2〜3時間であることが好ましい。必
要に応じて、前記焼結物は熱間押出、熱間鍛造、または
熱間等圧圧縮によってさらに強化されてもよい。
粉末チタンまたはチタン基合金の粒子は、モールドに配
置され、通常の粉末冶金技術を用いて冷間等圧圧縮して
グリーン成形体を形成してもよい。前記成形体は、焼結
されて焼結物を形成する。前記成形体は、周囲の前記第
1成分とのチタンアルミニウム化物の十分な反応を妨げ
るように選ばれた温度で真空焼結されることが好まし
い。焼結温度および時間は、約2200゜F〜約225
0゜Fの範囲で、2〜3時間であることが好ましい。必
要に応じて、前記焼結物は熱間押出、熱間鍛造、または
熱間等圧圧縮によってさらに強化されてもよい。
【0014】
【実施例】本発明の提示された好適な実施例、添付図面
で示される例を詳細に述べる。
で示される例を詳細に述べる。
【0015】図1は、分散された10wt%のTiAl
を有するTi−6Al−4Vの押出物品の100倍顕微
鏡写真である。図2は、図1の微小複合体材料の微小組
織における500倍顕微鏡写真である。前記微小組織
は、図1および図2中の明部である相対的に多い量のT
i−6Al−4V合金の間に一様に分散された図1およ
び図2中の暗部である相対的に少ない量のチタンアルミ
ニウム化物からなる。前記チタンアルミニウム化物はT
i−6Al−4V合金との反応の結果として形成され
る。
を有するTi−6Al−4Vの押出物品の100倍顕微
鏡写真である。図2は、図1の微小複合体材料の微小組
織における500倍顕微鏡写真である。前記微小組織
は、図1および図2中の明部である相対的に多い量のT
i−6Al−4V合金の間に一様に分散された図1およ
び図2中の暗部である相対的に少ない量のチタンアルミ
ニウム化物からなる。前記チタンアルミニウム化物はT
i−6Al−4V合金との反応の結果として形成され
る。
【0016】Ti−6Al−4V合金中に10wt%の
TiAlを含有する微小複合体材料の機械的性質は、下
記表Iに示される。試料は、粉末TiAlおよび粉末T
i−6Al−4V合金の量を混合して10wt%のTi
Alを含有する混合物を形成することにより調製され
る。前記混合物は、約55000psiで冷間等圧圧縮
されてグリーン成形体を形成する。前記グリーン成形体
は、約2200゜F〜約2250゜Fで2〜3時間真空
焼結され、炉は冷却されて焼結物を形成する。焼結物
は、それから約1700゜F、軟鋼容器中で熱間押出に
委ねられる。
TiAlを含有する微小複合体材料の機械的性質は、下
記表Iに示される。試料は、粉末TiAlおよび粉末T
i−6Al−4V合金の量を混合して10wt%のTi
Alを含有する混合物を形成することにより調製され
る。前記混合物は、約55000psiで冷間等圧圧縮
されてグリーン成形体を形成する。前記グリーン成形体
は、約2200゜F〜約2250゜Fで2〜3時間真空
焼結され、炉は冷却されて焼結物を形成する。焼結物
は、それから約1700゜F、軟鋼容器中で熱間押出に
委ねられる。
【0017】 表I 試料A 試料B 室温での極限引張り 強度(ksi) 187.2 185.5 0.2%オフセット 降伏強さ(ksi) 184.6 182.1 伸び(%) 2.3 1.8 断面縮小率(%) 7.3 5.2 Ti−6Al−4V合金中に10wt%のTiAlを含
有する前記微小複合体材料の高温特性(1000゜F)
は、下記表IIに示される。前記試料は、表Iに揚げられ
た試料に対する上述した手法で調製された。
有する前記微小複合体材料の高温特性(1000゜F)
は、下記表IIに示される。前記試料は、表Iに揚げられ
た試料に対する上述した手法で調製された。
【0018】 冷間等圧圧縮、真空焼結および熱間等圧圧縮によって調
製されたTi−6Al−4V合金試料にに対する極限引
張り強度および1000゜Fでのヤング率は、それぞれ
65000psi、11.3×10゜psiに近似して
いる。表IIから明らかなように、TiAlの添加によっ
て形成された微小複合体材料は、Ti−6Al−4V合
金に比べて高温強度およびモジュラスが増加される。前
記微小複合体材料は、また妥当な高温延性特性を維持し
ている。さらに、TiAlの添加の有益さは、前記微小
複合体材料の総合密度がTi−6Al−4V合金の密度
に比べて低くなることである。したがって、前記微小複
合体材料は比強度が増加し、かつ比モジュラスが増加
し、それらの増加は重量に対する強度比の増大を反映す
る。
製されたTi−6Al−4V合金試料にに対する極限引
張り強度および1000゜Fでのヤング率は、それぞれ
65000psi、11.3×10゜psiに近似して
いる。表IIから明らかなように、TiAlの添加によっ
て形成された微小複合体材料は、Ti−6Al−4V合
金に比べて高温強度およびモジュラスが増加される。前
記微小複合体材料は、また妥当な高温延性特性を維持し
ている。さらに、TiAlの添加の有益さは、前記微小
複合体材料の総合密度がTi−6Al−4V合金の密度
に比べて低くなることである。したがって、前記微小複
合体材料は比強度が増加し、かつ比モジュラスが増加
し、それらの増加は重量に対する強度比の増大を反映す
る。
【0019】本発明は、好ましい実施例に関して開示し
た。本発明は、前記好ましい実施例に限定されず、かつ
添付した特許請求の範囲およびそれらと同等のものに限
定される。
た。本発明は、前記好ましい実施例に限定されず、かつ
添付した特許請求の範囲およびそれらと同等のものに限
定される。
【図1】分散された10wt%のTiAlを有するTi
−6Al−4Vの押出物品の100倍顕微鏡写真。
−6Al−4Vの押出物品の100倍顕微鏡写真。
【図2】図1の微小複合体材料の微小組織における50
0倍顕微鏡写真。
0倍顕微鏡写真。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年11月2日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図1】分散された10wt%のTiAlを有するTi
−6Al−4Vの押出物品の金属組織を示す100倍顕
微鏡写真。
−6Al−4Vの押出物品の金属組織を示す100倍顕
微鏡写真。
【図2】図1の微小複合体材料の微小金属組織を示す5
00倍顕微鏡写真。
00倍顕微鏡写真。
フロントページの続き (72)発明者 ハロルド・エル・フーシ アメリカ合衆国、マサチユーセツツ州 01929、エセツクス、アデイソン・ストリ ート 27 (72)発明者 スーザン・エム・アブコウイツツ アメリカ合衆国、マサチユーセツツ州 01890、ウインチエスター、スワントン・ ストリート・ナンバー29 171
Claims (14)
- 【請求項1】 、チタンおよびチタン基合金から選ばれ
る物質からなる第1成分およびチタンアルミニウム化物
からなる約1体積%〜約50体積%の第2成分を含み、
相対的に多い量の前記第1成分の間に一様に分散された
相対的に少ない量の前記第2成分をからなる微小組織を
有するチタン基微小複合体材料。 - 【請求項2】 前記第2成分は、TiAlを包含する請
求項1記載のチタン基微小複合体材料。 - 【請求項3】 前記第2成分は、実質的にTiAlから
なる請求項1記載のチタン基微小複合体材料。 - 【請求項4】 前記複合材料は、約5体積%〜約20体
積%のチタンアルミニウム化物を含有する請求項1記載
のチタン基微小複合体材料。 - 【請求項5】 前記複合材料は、約5体積%〜約20体
積%のTiAlを含有する請求項3記載のチタン基微小
複合体材料。 - 【請求項6】 前記複合材料は、約10体積%のTiA
lを含有する請求項1記載のチタン基微小複合体材料。 - 【請求項7】 前記第1成分は、Ti−6Al−4V、
Ti−6Al−6V−2Sn、Ti−6Al−2Sn−
4Zr−2Mo、Ti−10V−2Fe−3Alおよび
Ti−5Al−2.5Snから選ばれるチタン基合金を
含む請求項1記載のチタン基微小複合体材料。 - 【請求項8】 前記第1、第2の成分は、粉末の形態で
あり、前記第2成分は混合によって前記第1成分中に組
み込まれる請求項1記載のチタン基微小複合体材料。 - 【請求項9】 Ti−6Al−4Vからなる第1成分お
よびTiAlからなる約10重量%の第2成分を含み、
相対的に多い量の前記Ti−6Al−4Vの間に一様に
分散された相対的に少ない量の前記チタンアルミニウム
化物をからなる微小組織を有すると共に、約1000゜
Fで少なくともおよそ70000psiの引張り強度を
有するチタン基微小複合体材料。 - 【請求項10】 前記第2成分は、TiAlを含む請求
項9記載のチタン基微小複合体材料。 - 【請求項11】 チタンおよびチタンら基合金から選ば
れる物質からなる第1粉末金属成分のある量を供する工
程;チタンアルミニウム化物を含む第2粉末金属成分の
ある量を供する工程;前記第1、第2の成分のある量を
混合して約1体積%〜約50体積%のチタンアルミニウ
ム化物を含有する混合物を形成する工程;前記混合物を
冷間等圧圧縮してグリーン成形体を形成する工程;およ
び前記グリーン成形体を焼結して焼結物を形成する工
程;を包含する方法によって形成される焼結チタン基微
小複合体物。 - 【請求項12】 前記方法は、前記焼結物を熱間等圧圧
縮する工程をさらに包含する請求項11記載の焼結チタ
ン基微小複合体物。 - 【請求項13】 前記方法は、前記焼結物を熱間押出す
る工程をさらに包含する請求項11記載の焼結チタン基
微小複合体物。 - 【請求項14】 前記方法は、前記焼結物を熱間鍛造す
る工程をさらに包含する請求項11記載の焼結チタン基
微小複合体物。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US07/610,572 US5102451A (en) | 1990-11-08 | 1990-11-08 | Titanium aluminide/titanium alloy microcomposite material |
US610572 | 1990-11-08 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0593233A true JPH0593233A (ja) | 1993-04-16 |
Family
ID=24445567
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP31014991A Pending JPH0593233A (ja) | 1990-11-08 | 1991-10-30 | チタンアルミニウム化物/チタン合金微小複合体材料 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5102451A (ja) |
EP (1) | EP0485055A1 (ja) |
JP (1) | JPH0593233A (ja) |
CA (1) | CA2050124A1 (ja) |
IL (1) | IL99029A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0739530U (ja) * | 1993-12-30 | 1995-07-18 | 河政商事株式会社 | 洋傘とその洋傘骨の接続兼補強部材 |
JP2002311187A (ja) * | 2001-04-19 | 2002-10-23 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 放射性物質貯蔵部材の製造方法および押出成形用ビレット |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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