JPH06248372A - Production of al3ti intermetallic compound, production of alloy powder worked in this production process, alloy powder and al3ti intermetallic compound - Google Patents
Production of al3ti intermetallic compound, production of alloy powder worked in this production process, alloy powder and al3ti intermetallic compoundInfo
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- JPH06248372A JPH06248372A JP5039769A JP3976993A JPH06248372A JP H06248372 A JPH06248372 A JP H06248372A JP 5039769 A JP5039769 A JP 5039769A JP 3976993 A JP3976993 A JP 3976993A JP H06248372 A JPH06248372 A JP H06248372A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、Ａｌ3 Ｔｉ系金属間化
合物の製造方法，該製造方法において加工される合金粉
の製造方法，合金粉およびＡｌ3 Ｔｉ系金属間化合物に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing an Al 3 Ti-based intermetallic compound, a method for producing an alloy powder processed by the method, an alloy powder and an Al 3 Ti-based intermetallic compound.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、ＴｉＡｌをベースとするＴｉ−Ａ
ｌ系金属間化合物の特性を向上させるために、Ｖを添加
する技術が、特開平３―１９７６３４号等に記載されて
いる。2. Description of the Related Art Conventionally, Ti-A based on TiAl
A technique for adding V in order to improve the characteristics of the 1-based intermetallic compound is described in JP-A-3-197634 and the like.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかし、合金粉を製造
するための方法として、従来の溶解・鋳造によるプロセ
スでは、結晶粒が大きくなり、元素の偏析も多く均一な
製品ができず、素材強度を確保することができなかっ
た。またさらに、このような従来の製法では、靭性の改
善に限界があった。加えて、単に素粉末を混合するだけ
では、焼結の際、Ａｌの拡散が大きくなって、ボイド
（空隙）を多く発生させたり、Ｖ粉が単体のまま組織中
に点在するという不都合を生じることがあった。However, in the conventional melting and casting process as a method for producing alloy powder, the crystal grains become large, and the segregation of the elements is large, so that a uniform product cannot be obtained, and the material strength is increased. Could not be secured. Furthermore, in such a conventional manufacturing method, there is a limit in improving the toughness. In addition, by simply mixing the elementary powders, the diffusion of Al becomes large at the time of sintering, many voids (voids) are generated, and V powders are scattered in the structure as they are. It happened.
【０００４】したがって、本発明の目的は、常温におけ
る靭性が優れかつ高温における強度および耐酸性（耐食
性）に優れたＡｌ3 Ｔｉ系金属間化合物の製造方法，該
製造方法において加工される合金粉の製造方法，合金粉
およびＡｌ3 Ｔｉ系金属間化合物を提供することにあ
る。Therefore, an object of the present invention is to provide a method for producing an Al 3 Ti-based intermetallic compound which has excellent toughness at room temperature, strength at high temperature and excellent acid resistance (corrosion resistance), and an alloy powder processed by the method. It is to provide a manufacturing method, an alloy powder, and an Al 3 Ti-based intermetallic compound.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、請
求項１のＡｌ3 Ｔｉ系金属間化合物の製造方法は、生成
物がＴｉ≦２５原子％、８原子％≦Ｖ≦２０原子％およ
び残部のＡｌから成りかつ生成物中のＡｌ，Ｔｉ，Ｖの
原子比率（Ａｌ＋Ｖ）／Ｔｉがほぼ３となるように、Ａ
ｌ粉末およびＶ粉末もしくはＡｌ―Ｖ合金粉末と、Ｔｉ
粉末とを配合し、しかる後に、メカニカル・アロイング
法によりＡｌマトリックス中にＴｉとＶとを取り込んだ
合金粉を製造し、その後に該合金粉に熱間押出しあるい
は熱間プレスを行うことを含むことを特徴とする。In order to achieve the above object, the method for producing an Al 3 Ti-based intermetallic compound according to claim 1 is characterized in that the product is Ti ≦ 25 atomic%, 8 atomic% ≦ V ≦ 20 atomic%, and A is composed of the balance Al and the atomic ratio (Al + V) / Ti of Al, Ti, and V in the product is approximately 3
l powder and V powder or Al-V alloy powder and Ti
Mixing the powder with a powder, and thereafter producing an alloy powder in which Ti and V are incorporated in an Al matrix by a mechanical alloying method, and then hot-extruding or hot-pressing the alloy powder. Is characterized by.
【０００６】上記目的達成のため、請求項２のＡｌ3 Ｔ
ｉ系金属間化合物の製造方法は、生成物がＴｉ≦２５原
子％、８原子％≦Ｖ≦２０原子％および残部のＡｌから
成りかつ生成物中のＡｌ，Ｔｉ，Ｖの原子比率（Ａｌ＋
Ｖ）／Ｔｉがほぼ３となるように、Ａｌ，ＶおよびＴｉ
の塊、またはこれらの合金塊を溶解して急冷凝固合金粉
を製造し、その後に該合金粉に熱間押出しあるいは熱間
プレスを行うことを含むことを特徴とする。In order to achieve the above object, the Al 3 T according to claim 2 is used.
The production method of the i-based intermetallic compound is such that the product is composed of Ti ≦ 25 atomic%, 8 atomic% ≦ V ≦ 20 atomic% and the balance Al, and the atomic ratio of Al, Ti, V in the product (Al +
Al), V and Ti so that V) / Ti becomes approximately 3.
No. 1 or the alloy lumps are melted to produce a rapidly solidified alloy powder, and then the alloy powder is subjected to hot extrusion or hot pressing.
【０００７】上記目的達成のため、請求項３に記載のＡ
ｌ3 Ｔｉ系金属間化合物は、請求項１または２の製造方
法によって製造されることを特徴とする。[0007] To achieve the above object, A according to claim 3
The l 3 Ti-based intermetallic compound is manufactured by the manufacturing method according to claim 1 or 2.
【０００８】上記目的達成のため、請求項４に記載の合
金粉の製造方法は、生成物がＴｉ≦２５原子％、８原子
％≦Ｖ≦２０原子％および残部のＡｌから成りかつ生成
物中のＡｌ，Ｔｉ，Ｖの原子比率（Ａｌ＋Ｖ）／Ｔｉが
ほぼ３となるように、Ａｌ粉末およびＶ粉末もしくはＡ
ｌ―Ｖ合金粉末と、Ｔｉ粉末とを配合し、しかる後に、
メカニカル・アロイング法によりＡｌマトリックス中に
ＴｉとＶとを取り込ませることよりなることを特徴とす
る。To achieve the above object, in the method for producing an alloy powder according to claim 4, the product is composed of Ti ≦ 25 atomic%, 8 atomic% ≦ V ≦ 20 atomic% and the balance Al, and Al, Ti, V atomic ratio (Al + V) / Ti of Al is approximately 3 and Al powder and V powder or A
The LV alloy powder and the Ti powder are blended, and thereafter,
It is characterized by incorporating Ti and V in an Al matrix by a mechanical alloying method.
【０００９】上記目的達成のため、請求項５に記載の合
金粉の製造方法は、生成物がＴｉ≦２５原子％、８原子
％≦Ｖ≦２０原子％および残部のＡｌから成りかつ生成
物中のＡｌ，Ｔｉ，Ｖの原子比率（Ａｌ＋Ｖ）／Ｔｉが
ほぼ３となるように、Ａｌ，ＶおよびＴｉの塊、または
これらの合金塊を溶解して急冷凝固合金粉を製造するこ
とよりなることを特徴とする。To achieve the above object, in the method for producing an alloy powder according to claim 5, the product is composed of Ti ≦ 25 atomic%, 8 atomic% ≦ V ≦ 20 atomic% and the balance Al, and the product contains Of Al, Ti, and V so that the atomic ratio (Al + V) / Ti of Al is about 3, and the lump of Al, V, and Ti, or an alloy lump of these is melted to produce a rapidly solidified alloy powder. Is characterized by.
【００１０】上記目的達成のため、請求項６に記載の合
金粉は、請求項４または５の製造方法によって製造され
ることを特徴とする。In order to achieve the above object, the alloy powder according to claim 6 is manufactured by the manufacturing method according to claim 4 or 5.
【００１１】本発明は、Ａｌ3 Ｔｉ系金属間化合物の結
晶構造中のＡｌのサイトの一部をＶ原子で置換するもの
である。したがって、本発明では、生成物中のＡｌ，Ｔ
ｉ，Ｖの原子比率（Ａｌ＋Ｖ）／Ｔｉがほぼ３となるこ
とが必要であり、実質的に生成物がＴｉ≦２５原子％、
８原子％≦Ｖ≦２０原子％および残部のＡｌおよび不可
避の不純物から成る。Ｖの添加は、軽量化を図るために
も２０原子％までが限界であり、これ以上多くなるとＶ
が拡散しきれず、逆に脆くなって行く傾向がある。ま
た、８原子％以下では、組織上、単相化されず、Ａｌ3
Ｔｉが多く存在して、根本的な靭性の改善を図ることが
できない。The present invention substitutes a part of Al sites in the crystal structure of an Al 3 Ti intermetallic compound with V atoms. Therefore, in the present invention, Al, T in the product is
It is necessary that the atomic ratio (Al + V) / Ti of i and V be approximately 3, and the product is substantially Ti ≦ 25 atomic%,
8 atomic% ≦ V ≦ 20 atomic% and the balance Al and unavoidable impurities. In order to reduce the weight of V, the upper limit is 20 atom%.
However, it tends to become brittle. Further, when the content is 8 atomic% or less, a single phase is not formed structurally and Al 3
Since a large amount of Ti is present, fundamental improvement in toughness cannot be achieved.
【００１２】本発明において使用原料は、粉末を用い
る。ここで、Ｔｉは、Ｏ2 含有量０．５重量％以下、粒
度は、２００メッシュより小さい粒径のものが良い。ま
た、Ａｌは、Ｏ2 含有量０．５重量％以下、粒度は、３
２ないし２５０メッシュのもので、Ｔｉ粉末よりも大径
のものが良い。さらに、Ｖは、３２メッシュより粒径の
小さいものが好適である。急冷凝固により得た上記組成
の粉末ならば１００メッシュより細粒のものを用いる。The raw material used in the present invention is powder. Here, it is preferable that Ti has an O 2 content of 0.5% by weight or less and the particle size is smaller than 200 mesh. Also, Al has an O 2 content of 0.5% by weight or less and a particle size of 3
2 to 250 mesh, which has a larger diameter than Ti powder is preferable. Further, it is preferable that V has a particle size smaller than 32 mesh. If the powder having the above composition obtained by rapid solidification is used, it is finer than 100 mesh.
【００１３】なお、上記Ａｌ粉末とＶ粉末を個々に用意
する代わりに、Ａｌ−Ｖ合金粉末を使用することとして
も良い。このようにＡｌ−Ｖ合金粉末を使用する場合、
粒径は、１００メッシュないし２５０メッシュのものが
適用できる。Instead of individually preparing the Al powder and the V powder, an Al-V alloy powder may be used. Thus, when using Al-V alloy powder,
A particle size of 100 mesh to 250 mesh can be applied.
【００１４】本発明においては、上記の原料を予め混合
（配合）し、しかる後に、メカニカル・アロイング法に
よりＡｌマトリックス中にＴｉとＶとを取り込んだ合金
粉を製造し、その後に該合金粉に熱間押出しあるいは熱
間プレスを行う。この製造工程の流れを図１に示した。
この図において示されるように、メカニカル・アロイン
グの他に、急冷凝固法によっても粉末を作製できる。In the present invention, the above raw materials are mixed (blended) in advance, and thereafter, an alloy powder in which Ti and V are incorporated in an Al matrix is manufactured by a mechanical alloying method, and then the alloy powder is formed into the alloy powder. Hot extrusion or hot pressing is performed. The flow of this manufacturing process is shown in FIG.
As shown in this figure, in addition to mechanical alloying, the powder can be produced by a rapid solidification method.
【００１５】急冷凝固法では、まず、生成物が所定の成
分組成になるように、Ａｌ，ＶおよびＴｉの塊（インゴ
ット）、またはこれらの合金塊を秤量した後、溶解させ
る。次いで、得られた溶湯を低温の回転円板に滴下させ
たり、または、流出する溶湯に不活性ガスを噴射させ
る。このように、急冷凝固法では、溶湯から直接急冷凝
固させて合金粉末を得る。酸化を嫌う元素を含む場合
は、不活性ガス雰囲気中で行う。この急冷凝固法を、例
えば、高温と低温で溶解度が異なるような合金組成のも
のに適用した場合、粉末中に添加元素が過飽和に取り込
まれ析出強化を助長したり、もしくは、鋳造を行った場
合に生じる粗大な晶出物がなくなる。これによって、均
一性や信頼性が向上する。一粉末粒子中に添加元素を均
一にしかも組成比にかかわらず微細に取り込まれている
ということでは、急冷凝固合金粉は、メカニカル・アロ
イングによる合金粉の性質に極めて近似している。In the rapid solidification method, first, a lump (ingot) of Al, V and Ti or an alloy lump thereof is weighed and melted so that the product has a predetermined composition. Next, the obtained molten metal is dropped on a low-temperature rotating disk, or an inert gas is injected into the flowing molten metal. Thus, in the rapid solidification method, the alloy powder is obtained by direct rapid solidification from the molten metal. When an element that dislikes oxidation is included, the process is performed in an inert gas atmosphere. When this rapid solidification method is applied to, for example, those alloy compositions having different solubilities at high and low temperatures, when the additive element is taken into supersaturation in the powder to promote precipitation strengthening, or when casting is performed. There is no coarse crystallization that occurs in. This improves uniformity and reliability. The fact that the additive element is uniformly and finely incorporated in one powder particle regardless of the composition ratio makes the rapidly solidified alloy powder very similar to the properties of the alloy powder by mechanical alloying.
【００１６】メカニカル・アロイングを行う場合につい
ては、図１の太線の流れに沿ってさらに詳細に説明す
る。The case of performing mechanical alloying will be described in more detail along the flow of the thick line in FIG.
【００１７】このメカニカル・アロイングによってＡｌ
マトリックス中にＴｉとＶとを均一かつ微細に取り込ん
だ混合粉末を短時間で製造する。By this mechanical alloying, Al
A mixed powder in which Ti and V are uniformly and finely incorporated in a matrix is produced in a short time.
【００１８】混合機としてはボールミル好ましくはアト
ライタを使用する。アトライタとは高エネルギー・ボー
ルミルのことであり、その一例を図２に示す。A ball mill, preferably an attritor, is used as the mixer. An attritor is a high energy ball mill, an example of which is shown in FIG.
【００１９】図２のアトライタ１では、シャフト２の回
転によってアジテータ３を回転させ、これによってボー
ル４を運動させる。このボール４の運動によって原料を
混合する。混合操作中、ガス流入口５からガスを流入さ
せ、混合雰囲気を一定に保つ。また、水流入口６から冷
却水を流入させ温度を一定に保つ。なお、図１で７はガ
ス排出口、８は水排出口である。In the attritor 1 of FIG. 2, the rotation of the shaft 2 causes the agitator 3 to rotate, which causes the ball 4 to move. The raw materials are mixed by the movement of the balls 4. During the mixing operation, gas is introduced from the gas inlet 5 to keep the mixed atmosphere constant. Further, cooling water is introduced from the water inlet 6 to keep the temperature constant. In FIG. 1, 7 is a gas outlet and 8 is a water outlet.
【００２０】上記ボール４は最大１インチ好ましくは３
／８インチの鋼球であることが好ましい。ボールと投入
粉末全重量の比率は、ボールの全重量と粉末の全重量の
比率が＝１５０：１ないし２０：１である。また、潤滑
剤としては、ワックス系のものが好ましい。潤滑剤は、
粉全重量の０．５重量％を添加することが好ましい。シ
ャフト２の回転数は好ましくは２５０ｒｐｍである。混
合雰囲気としてはＡｒあるいはＨｅ等を使用することが
できる。処理時間は、添加粉末がＡｌマトリックス中に
均一に取り込まれるまでとし、２時間から最長３０時間
である。The ball 4 has a maximum size of 1 inch, preferably 3
/ 8 inch steel balls are preferred. The ratio of the total weight of the balls to the total weight of the powder is 150: 1 to 20: 1, which is the total weight of the balls to the total weight of the powder. As the lubricant, wax-based ones are preferable. The lubricant is
It is preferred to add 0.5% by weight of the total weight of the powder. The rotation speed of the shaft 2 is preferably 250 rpm. Ar or He or the like can be used as the mixed atmosphere. The treatment time is 2 hours to a maximum of 30 hours until the additive powder is uniformly incorporated in the Al matrix.
【００２１】アジテータ３の先端の周速度は、３．５ｍ
／秒以内とし、最大でも１インチのボールを使用して１
０時間以内の時間で処理することが必要である。The peripheral speed at the tip of the agitator 3 is 3.5 m.
/ Sec and max. 1 inch ball 1
It is necessary to process within 0 hours.
【００２２】ボール４は、鋼球以外にもＷＣ系の超硬
球、ＺｒＯ2 系あるいはＳｉＮ4 系等のセラミックス等
各種のものを使用することができる。As the balls 4, various kinds of balls such as WC type super hard balls, ceramics such as ZrO 2 type or SiN 4 type can be used in addition to steel balls.
【００２３】上記した混合条件は厳密に守る必要があ
る。この混合条件が守られないと、生産性が悪化するば
かりでなく、ボールや混合機の容器壁の摩耗に起因する
Ｆｅの混入が著しくなる。さらには処理粉末が微細に成
りすぎるため表面積が大きくなって単位重量あたりの酸
化量が著しく増大してしまう（これは主に粉末の排出・
回収時に生じる）。このようなコンタミネーションの増
大により、靭性が低下し、後述する熱処理過程でＦｅが
優先的にＡｌと反応を起こして溶融してしまう等の不都
合を生じる。さらに、混合条件が甘くなると、Ａｌマト
リックス中にＴｉあるいはＶが均一に取り込まれなくな
って、焼結しても所望の素材強度を確保することができ
ない。It is necessary to strictly observe the above-mentioned mixing conditions. If this mixing condition is not observed, not only the productivity will deteriorate, but also Fe will be significantly mixed due to the abrasion of the balls and the container wall of the mixer. Furthermore, since the treated powder becomes too fine, the surface area becomes large and the amount of oxidation per unit weight increases significantly (this is mainly due to powder discharge
It occurs at the time of collection). Due to such an increase in contamination, the toughness is lowered, and in a heat treatment process described later, Fe preferentially reacts with Al to be melted, which causes a disadvantage. Further, if the mixing conditions are unsatisfactory, Ti or V will not be uniformly incorporated into the Al matrix, and the desired material strength cannot be ensured even after sintering.
【００２４】本発明では、上記混合操作の後に、熱間静
水圧プレス（以下、ＨＩＰともいう）等により上記混合
粉末を焼結（固化成形）する。In the present invention, after the mixing operation, the mixed powder is sintered (solidified) by hot isostatic pressing (hereinafter, also referred to as HIP) or the like.
【００２５】この工程では、まず、上記均一混合粉末
を、融点１，４００℃以上の軟鋼製等の金属製のカプセ
ルに詰め、３５０ないし４５０℃で真空引きしながら封
入する。このようにして得られたカプセルを熱間静水圧
プレスにより、１，３００℃以下６６０℃（Ａｌの融
点）以上、加圧力１，０００ｋｇｆ／ｃｍ2 以上で焼結
する。In this step, first, the homogeneous mixed powder is packed in a metal capsule such as mild steel having a melting point of 1,400 ° C. or higher, and sealed while vacuuming at 350 to 450 ° C. The thus obtained capsules are sintered by hot isostatic pressing at a temperature of 1,300 ° C. or lower and 660 ° C. (melting point of Al) or higher and a pressing force of 1,000 kgf / cm 2 or higher.
【００２６】なお、混合粉末を焼結するためには、この
他にも、図１のように熱間押出しがある。この場合、混
合粉末を固化した後に、素材（固化物）を焼結させる必
要がある。In addition to this, in order to sinter the mixed powder, there is hot extrusion as shown in FIG. In this case, it is necessary to sinter the material (solidified product) after solidifying the mixed powder.
【００２７】本発明では、上記熱間静水圧プレス等を経
た後、カプセルによって形成されたスチール表皮を剥
ぐ。これは、後の熱処理工程においてＦｅとＡｌとの反
応によって溶融が生ずるのを防ぐためである。In the present invention, the steel skin formed by the capsule is peeled off after the hot isostatic pressing and the like. This is to prevent melting due to the reaction between Fe and Al in the subsequent heat treatment step.
【００２８】スチール表皮を剥いだ後、素材（焼結物）
を雰囲気熱処理炉中に投入し、均一拡散熱処理を施す。
真空中あるいはＡｒもしくはＨｅ等の不活性雰囲気と
し、炉内圧力は大気圧以上とする。真空中では行わな
い。構成元素特にＡｌの蒸発が著しくなるからである。
温度はアルミニウムの融点以上で１，３００℃以下とす
る。処理時間は４時間以上とする。なお、Ｖは、次に示
すように自己拡散係数が小さいため、均一拡散熱処理は
必要不可欠である。 Ｓｎ＞Ｚｎ＞Ｐｂ＞Ｍｇ＞Ａｌ＞Ｍｎ＞Ｔｉ＞Ｚｒ＞Ｆ
ｅ＞Ｈｆ＞Ｙ＞Ｎｉ＞Ｃｏ＞Ｃｒ＞Ｖ＞Ｓｉ＞Ｎｂ＞Ｍ
ｏAfter peeling the steel skin, the material (sintered product)
Is placed in an atmosphere heat treatment furnace and subjected to uniform diffusion heat treatment.
In a vacuum or in an inert atmosphere such as Ar or He, the furnace pressure is atmospheric pressure or higher. Do not perform in vacuum. This is because the evaporation of the constituent elements, especially Al becomes remarkable.
The temperature is not lower than the melting point of aluminum and not higher than 1,300 ° C. The processing time is 4 hours or more. Since V has a small self-diffusion coefficient as shown below, uniform diffusion heat treatment is indispensable. Sn>Zn>Pb>Mg>Al>Mn>Ti>Zr> F
e>Hf>Y>Ni>Co>Cr>V>Si>Nb> M
o
【００２９】上記熱処理の後、得られた素材（Ａｌ3 Ｔ
ｉ系金属間化合物）を図１に示すように、加工工程に送
る。加工工程において、オートバイ・自動車等のエンジ
ンバルブ類，ピストン，ターボチャージャーローター等
の靭性，高温強度，耐酸化性の要求される部材に、用途
に応じて加工される。After the above heat treatment, the material (Al 3 T
The i-based intermetallic compound) is sent to the processing step as shown in FIG. In the processing process, it is processed into parts that require toughness, high temperature strength, and oxidation resistance, such as engine valves for motorcycles and automobiles, pistons, and turbocharger rotors.
【００３０】[0030]
実施例１―２および比較例１ Ａｌ，Ｔｉ，Ｖ粉末を配合し、本発明にかかるＡｌ3 Ｔ
ｉ系金属間化合物をメカニカル・アロイングを施して製
造した。Example 1-2 and Comparative Example 1 Al, Ti and V powders were blended, and Al 3 T according to the present invention was mixed.
The i-type intermetallic compound was manufactured by mechanical alloying.
【００３１】靭性改善の確認テスト 本実施例によって得られた素材から５（ｗ）×５（ｄ）
×１０（ｈ）ｍｍの角柱状試験片を切り出し、十分研磨
を行った後、０．５ｍｍ／分の速度（クロスヘッドの移
動速度）で圧縮試験を行った。この結果を同様の方法で
得たＡｌ3 Ｔｉ（２元素）のデータと比較して表したも
のが表１である。ここで、破断歪εとは試験開始前の試
料の高さに対する試料の破断直前までの高さの変位量の
絶対値の比率のことであり、実質的には、これが靭性評
価のバロメータとなる。表中、実施例１，２は、Ｖを添
加した実施例であり、比較例１は添加していない実施例
である。Confirmation test of improvement of toughness 5 (w) × 5 (d) from the material obtained in this example
A × 10 (h) mm prismatic test piece was cut out, sufficiently polished, and then subjected to a compression test at a speed of 0.5 mm / minute (crosshead moving speed). Table 1 shows this result in comparison with the data of Al 3 Ti (2 elements) obtained by the same method. Here, the breaking strain ε is the ratio of the absolute value of the amount of displacement of the height just before breaking of the sample to the height of the sample before the start of the test, and substantially this is a barometer for toughness evaluation. . In the table, Examples 1 and 2 are examples in which V is added, and Comparative Example 1 is an example in which V is not added.
【００３２】[0032]
【表１】 [Table 1]
【００３３】ここで、記号について例えば、Ｖ８とある
のは、Ｔｉ25Ｖ8 Ａｌ67のことであり、Ｔｉ；２５原子
％，Ｖ；８原子％，Ａｌが残部であるという意味であ
る。また、Ｖ２０は、Ｔｉ25Ｖ20Ａｌ55のことであり、
Ｔｉ；２５原子％，Ｖ；２０原子％，Ａｌが残部である
という意味である。表２に成分重量比との関係を示す。
なお、同様にＶ１，Ｖ５は、各々１原子％，５原子％の
Ｖを含むものであるが、これらについて試験を行ったと
ころ、熱処理を有効に行うことができず、未熱処理のも
のに関するデータのみを得ることができた（図３）。Here, for example, the symbol V8 means Ti 25 V 8 Al 67 , which means that Ti: 25 atomic%, V: 8 atomic%, and Al is the balance. V20 means Ti 25 V 20 Al 55 ,
It means that Ti: 25 atomic%, V: 20 atomic%, Al is the balance. Table 2 shows the relationship with the component weight ratio.
Similarly, V1 and V5 respectively contain 1 atom% and 5 atom% of V, respectively, but when they were tested, heat treatment could not be effectively performed, and only data on unheated ones were obtained. Could be obtained (Fig. 3).
【００３４】[0034]
【表２】 [Table 2]
【００３５】なお、上記実施例１，２および比較例１の
メカニカル・アロイングの条件，使用粉末粒径およびＨ
ＩＰの条件も表３に示す。なお、ＨＩＰの後の均一拡散
熱処理は、１，２００℃で４６時間、Ａｒ雰囲気で行っ
た。実施例１，２および比較例１とも、全て、ボール重
量：装入粉末重量＝１４０：１とし、シャフト２の回転
数は、２５０ｒｐｍとして一定に保った。メカニカル・
アロイングで使用した原料粉の成分は、Ｖ；純度９９．
５％，粒径３４μｍ以下，Ａｌ；純度９９．８％，粒径
１００メッシュ以下，Ｔｉ；純度９９．７％，平均粒径
２０．９μｍであった。The conditions of mechanical alloying in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1, the powder particle size used and H
Table 3 also shows IP conditions. The uniform diffusion heat treatment after HIP was performed at 1,200 ° C. for 46 hours in an Ar atmosphere. In all of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1, the ball weight: the charging powder weight = 140: 1, and the rotation speed of the shaft 2 was kept constant at 250 rpm. mechanical·
The ingredient of the raw material powder used in alloying is V; purity 99.
5%, particle size 34 μm or less, Al: purity 99.8%, particle size 100 mesh or less, Ti: purity 99.7%, average particle size 20.9 μm.
【００３６】[0036]
【表３】 [Table 3]
【００３７】Ｔｉ25Ｖ8 Ａｌ67と未熱処理のＡｌ3 Ｔｉ
単体とを比較した場合、圧縮強度σ c で９．０％（未熱
処理のＡｌ3 Ｔｉは、１３４．２ｋｇｆ／ｍｍ2 ），破
断歪εで約２０３％（未熱処理のＡｌ3 Ｔｉは、８．７
％）上昇し、Ｖの添加がＡｌ 3 Ｔｉの靭性改善に有効で
あることが了解される。なお、表１に示すように、Ａｌ
3 Ｔｉ単体を同条件で熱処理したところ、内部に点在す
る純Ａｌが蒸発し、空隙となって強度，歪が低下した。Titwenty fiveV8Al67And unheated Al3Ti
Compressive strength σ when compared with a simple substance c9.0% (unheated
Processing Al3Ti is 134.2 kgf / mm2), Break
Approximately 203% at breaking strain ε (unheated Al3Ti is 8.7
%) Rises, and the addition of V is Al 3Effective in improving the toughness of Ti
It is understood that there is. As shown in Table 1, Al
3When a simple substance of Ti is heat treated under the same conditions, it is scattered inside
Pure Al vaporized to form voids, and the strength and strain decreased.
【００３８】図３，図４は、靭性評価の目安となる破断
歪εと比重ρとの関係を示したものである。図３は、均
一拡散熱処理を行っていないものの比重ρと破断歪εと
の関係を示す。図４は、均一拡散熱処理（Ａｒ雰囲気
中、１，２００℃で４８時間）を行ったものの比重ρと
破断歪εとの関係を示す。FIGS. 3 and 4 show the relationship between the breaking strain ε and the specific gravity ρ, which is a standard for evaluating the toughness. FIG. 3 shows the relationship between the specific gravity ρ and the breaking strain ε of the sample which is not subjected to the uniform diffusion heat treatment. FIG. 4 shows the relationship between the specific gravity ρ and the breaking strain ε of the sample subjected to the uniform diffusion heat treatment (in Ar atmosphere, at 1,200 ° C. for 48 hours).
【００３９】図３，４から明らかなように、Ｖ添加量の
増加とともに靭性は上昇して行き、Ｖが８原子％以上か
ら著しい破断歪εの向上が認められた。なお、コスト面
を考慮して、Ｖ添加量は、２０原子％以内とすることが
好適である。As is clear from FIGS. 3 and 4, the toughness increased with an increase in the amount of V added, and a remarkable improvement in the breaking strain ε was recognized when V was 8 atomic% or more. In consideration of cost, it is preferable that the amount of V added be within 20 atomic%.
【００４０】図５，図６は、Ｔｉ25Ｖ8 Ａｌ67の圧縮試
験時のクロスヘッドの変位量と荷重の変化を記録したも
のである。均一拡散熱処理（Ｈ．Ｔ）後のもの（図６）
のほうが未熱処理（Ａｓ）のもの（図５）よりも圧縮強
度σc ，破断歪εとも向上することが了解される。FIGS. 5 and 6 record changes in the displacement and load of the crosshead during the compression test of Ti 25 V 8 Al 67 . After uniform diffusion heat treatment (HT) (Fig. 6)
It is understood that the compression strength σ c and the breaking strain ε are improved as compared with those of the unheated (As) (FIG. 5).
【００４１】[0041]
【発明の効果】上記したところから明らかなように、本
発明によれば、常温における靭性が優れかつ高温におけ
る強度および耐酸性（耐食性）に優れたＡｌ3 Ｔｉ系金
属間化合物の製造方法，該製造方法において加工される
合金粉の製造方法，合金粉およびＡｌ3 Ｔｉ系金属間化
合物を提供することができる。As is apparent from the above, according to the present invention, there is provided a method for producing an Al 3 Ti-based intermetallic compound which has excellent toughness at room temperature and strength and acid resistance (corrosion resistance) at high temperature. It is possible to provide a method for producing an alloy powder processed in the production method, an alloy powder and an Al 3 Ti-based intermetallic compound.
【００４２】本発明によって提供されるＡｌ3 Ｔｉ系金
属間化合物は、高温における強度に優れていることか
ら、自動車やオートバイのエンジンのうち、例えば、エ
ンジンバルブ、ターボチャージャーローター等の高温に
さらされる部品や航空機ようなエンジンのタービンブレ
ード類への適用が期待されている。Since the Al 3 Ti-based intermetallic compound provided by the present invention is excellent in strength at high temperatures, it is exposed to high temperatures of engine valves of automobiles and motorcycles such as engine valves and turbocharger rotors. It is expected to be applied to turbine blades of parts and engines such as aircraft.
【００４３】加えて、耐酸化性（耐食性）にも優れてい
ることから、化学プラント等で使用される各種フランジ
あるいはバルブ等への応用が考えられる。In addition, since it is also excellent in oxidation resistance (corrosion resistance), it can be applied to various flanges or valves used in chemical plants.
【００４４】さらに、本発明は、メカニカル・アロイン
グや急冷凝固による均一複合粉を原料としているため
に、均一性が高く、素材自体の信頼性が高くなる。Furthermore, in the present invention, since the uniform composite powder obtained by mechanical alloying or rapid solidification is used as the raw material, the uniformity is high and the reliability of the raw material itself is high.
【図１】本発明の操作の流れを説明するブロック図であ
る。FIG. 1 is a block diagram illustrating a flow of operations according to the present invention.
【図２】本発明の実施例で使用するアトライタを説明す
る概念図である。FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating an attritor used in an embodiment of the present invention.
【図３】本発明にかかるＡｌ3 Ｔｉ系金属間化合物につ
いて、熱処理を行っていないものの比重ρと破断歪εと
の関係を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing the relationship between the specific gravity ρ and the breaking strain ε of an Al 3 Ti-based intermetallic compound according to the present invention that has not been heat treated.
【図４】本発明にかかるＡｌ3 Ｔｉ系金属間化合物につ
いて、熱処理を行ったものの比重ρと破断歪εとの関係
を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the relationship between the specific gravity ρ and the breaking strain ε of an Al 3 Ti-based intermetallic compound according to the present invention that has been heat treated.
【図５】Ｔｉ25Ｖ8 Ａｌ67（未熱処理）の圧縮試験時の
クロスヘッドの変位量と荷重の変化を示すグラフであ
る。FIG. 5 is a graph showing changes in crosshead displacement and load during a compression test of Ti 25 V 8 Al 67 (unheated).
【図６】Ｔｉ25Ｖ8 Ａｌ67（熱処理後）の圧縮試験時の
クロスヘッドの変位量と荷重の変化を示すグラフであ
る。FIG. 6 is a graph showing changes in crosshead displacement and load during a compression test of Ti 25 V 8 Al 67 (after heat treatment).
１ アトライタ本体 ２ シャフト ３ アジテータ ４ ボール ５ ガス流入口 ６ 水流入口 ７ ガス排出口 ８ 水排出口 1 Attritor body 2 Shaft 3 Agitator 4 Ball 5 Gas inlet 6 Water inlet 7 Gas outlet 8 Water outlet
Claims (6)
Ｖ≦２０原子％および残部のＡｌから成りかつ生成物中
のＡｌ，Ｔｉ，Ｖの原子比率（Ａｌ＋Ｖ）／Ｔｉがほぼ
３となるように、Ａｌ粉末およびＶ粉末もしくはＡｌ―
Ｖ合金粉末と、Ｔｉ粉末とを配合し、しかる後に、メカ
ニカル・アロイング法によりＡｌマトリックス中にＴｉ
とＶとを取り込んだ合金粉を製造し、その後に該合金粉
に熱間押出しあるいは熱間プレスを行うことを含むこと
を特徴とするＡｌ3 Ｔｉ系金属間化合物の製造方法。1. The product is Ti ≦ 25 atomic%, 8 atomic% ≦
Al powder and V powder or Al-- so that the atomic ratio (Al + V) / Ti of Al, Ti, and V in the product is approximately 3 and is composed of V ≦ 20 atomic% and the balance Al.
V alloy powder and Ti powder were mixed, and then Ti was added to the Al matrix by the mechanical alloying method.
A method for producing an Al 3 Ti-based intermetallic compound, which comprises producing an alloy powder incorporating V and V, and then subjecting the alloy powder to hot extrusion or hot pressing.
Ｖ≦２０原子％および残部のＡｌから成りかつ生成物中
のＡｌ，Ｔｉ，Ｖの原子比率（Ａｌ＋Ｖ）／Ｔｉがほぼ
３となるように、Ａｌ，ＶおよびＴｉの塊、またはこれ
らの合金塊を溶解して急冷凝固合金粉を製造し、その後
に該合金粉に熱間押出しあるいは熱間プレスを行うこと
を含むことを特徴とするＡｌ3 Ｔｉ系金属間化合物の製
造方法。2. The product is Ti ≦ 25 atomic%, 8 atomic% ≦
A lump of Al, V and Ti, or a lump of these alloys, so that the atomic ratio (Al + V) / Ti of Al, Ti, and V in the product is approximately 3 and consists of V ≦ 20 atomic% and the balance Al. Is melted to produce a rapidly solidified alloy powder, and then the alloy powder is hot extruded or hot pressed to produce an Al 3 Ti-based intermetallic compound.
造されることを特徴とするＡｌ3 Ｔｉ系金属間化合物。 3. An Al 3 Ti-based intermetallic compound manufactured by the manufacturing method according to claim 1.
Ｖ≦２０原子％および残部のＡｌから成りかつ生成物中
のＡｌ，Ｔｉ，Ｖの原子比率（Ａｌ＋Ｖ）／Ｔｉがほぼ
３となるように、Ａｌ粉末およびＶ粉末もしくはＡｌ―
Ｖ合金粉末と、Ｔｉ粉末とを配合し、しかる後に、メカ
ニカル・アロイング法によりＡｌマトリックス中にＴｉ
とＶとを取り込ませることよりなることを特徴とする合
金粉の製造方法。4. The product is Ti ≦ 25 atomic%, 8 atomic% ≦
Al powder and V powder or Al-- so that the atomic ratio (Al + V) / Ti of Al, Ti, and V in the product is approximately 3 and is composed of V ≦ 20 atomic% and the balance Al.
V alloy powder and Ti powder were mixed, and then Ti was added to the Al matrix by the mechanical alloying method.
And V are incorporated therein, a method for producing an alloy powder.
Ｖ≦２０原子％および残部のＡｌから成りかつ生成物中
のＡｌ，Ｔｉ，Ｖの原子比率（Ａｌ＋Ｖ）／Ｔｉがほぼ
３となるように、Ａｌ，ＶおよびＴｉの塊、またはこれ
らの合金塊を溶解して急冷凝固合金粉を製造することよ
りなることを特徴とする合金粉の製造方法。5. The product is Ti ≦ 25 atomic%, 8 atomic% ≦
A lump of Al, V and Ti, or a lump of these alloys, so that the atomic ratio (Al + V) / Ti of Al, Ti, and V in the product is approximately 3 and consists of V ≦ 20 atomic% and the balance Al. A method for producing an alloy powder, which comprises melting the alloy to produce a rapidly solidified alloy powder.
造されることを特徴とする合金粉。6. An alloy powder produced by the method according to claim 4 or 5.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5039769A JPH06248372A (en) | 1993-03-01 | 1993-03-01 | Production of al3ti intermetallic compound, production of alloy powder worked in this production process, alloy powder and al3ti intermetallic compound |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5039769A JPH06248372A (en) | 1993-03-01 | 1993-03-01 | Production of al3ti intermetallic compound, production of alloy powder worked in this production process, alloy powder and al3ti intermetallic compound |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06248372A true JPH06248372A (en) | 1994-09-06 |
Family
ID=12562147
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5039769A Pending JPH06248372A (en) | 1993-03-01 | 1993-03-01 | Production of al3ti intermetallic compound, production of alloy powder worked in this production process, alloy powder and al3ti intermetallic compound |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06248372A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010077736A3 (en) * | 2008-12-09 | 2010-10-28 | United Technologies Corporation | A method for producing high strength aluminum alloy powder containing l12 intermetallic dispersoids |
-
1993
- 1993-03-01 JP JP5039769A patent/JPH06248372A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010077736A3 (en) * | 2008-12-09 | 2010-10-28 | United Technologies Corporation | A method for producing high strength aluminum alloy powder containing l12 intermetallic dispersoids |
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