JPH06299276A - Ｔｉ−Ａｌ合金製部品 - Google Patents
Ｔｉ−Ａｌ合金製部品Info
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- JPH06299276A JPH06299276A JP8332193A JP8332193A JPH06299276A JP H06299276 A JPH06299276 A JP H06299276A JP 8332193 A JP8332193 A JP 8332193A JP 8332193 A JP8332193 A JP 8332193A JP H06299276 A JPH06299276 A JP H06299276A
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2201/00—Metals
- F05C2201/02—Light metals
- F05C2201/021—Aluminium
Landscapes
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高強度、耐熱性に優れ、軽量化可能なＴｉ−
Ａｌ合金製部品を提供する。 【構成】 Ｔｉ−Ａｌ合金製部品は、主Ａｌ：３２〜３
６重量％、残部ＴｉからなるＴｉ−Ａｌ金属間化合物で
ある。前記合金組成に加えて、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗの
１種以上の元素を合計量で０．２〜６．０重量％含有す
る。このＴｉ−Ａｌ合金製部品、例えばピストンヘッド
では、高強度、軽量かつ耐熱性に優れた部品を作製する
ことができる。
Ａｌ合金製部品を提供する。 【構成】 Ｔｉ−Ａｌ合金製部品は、主Ａｌ：３２〜３
６重量％、残部ＴｉからなるＴｉ−Ａｌ金属間化合物で
ある。前記合金組成に加えて、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗの
１種以上の元素を合計量で０．２〜６．０重量％含有す
る。このＴｉ−Ａｌ合金製部品、例えばピストンヘッド
では、高強度、軽量かつ耐熱性に優れた部品を作製する
ことができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、耐熱性に優れたＴｉ−
Ａｌ合金製部品に関する。
Ａｌ合金製部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば自動車においては、エンジンの効
率化や近年の排ガス規制に対応するため、軽量で高強度
および耐熱性に優れた部品、例えばエンジンに使用され
る動力部品であるピストンヘッド、ピストンピン、コン
ロッド、エンジンバルブの要求が増加している。
率化や近年の排ガス規制に対応するため、軽量で高強度
および耐熱性に優れた部品、例えばエンジンに使用され
る動力部品であるピストンヘッド、ピストンピン、コン
ロッド、エンジンバルブの要求が増加している。
【０００３】従来、この種の高強度、耐熱性部品とし
て、例えばピストンヘッドでは、鋳鉄、Ａｌ合金が知ら
れている。このうち鋳鉄製ピストンヘッドは価格も安い
上に、シリンダーと同じ熱膨張係数をもっていること
や、鋳鉄自身の潤滑性などから摩耗も少ない。これに対
し、Ａｌ合金製ピストンヘッドでは、Ａｌと鉄の比重
が、鉄：７．２に対しＡｌ：２．８であり、また熱伝導
率はＡｌのほうが鋳鉄の約３倍大きい値である。以上の
ことからＡｌ合金製ピストンヘッドが鋳鉄製ピストンヘ
ッドに比べていかに軽く、そしていかに熱を早く外に逃
すか判る。
て、例えばピストンヘッドでは、鋳鉄、Ａｌ合金が知ら
れている。このうち鋳鉄製ピストンヘッドは価格も安い
上に、シリンダーと同じ熱膨張係数をもっていること
や、鋳鉄自身の潤滑性などから摩耗も少ない。これに対
し、Ａｌ合金製ピストンヘッドでは、Ａｌと鉄の比重
が、鉄：７．２に対しＡｌ：２．８であり、また熱伝導
率はＡｌのほうが鋳鉄の約３倍大きい値である。以上の
ことからＡｌ合金製ピストンヘッドが鋳鉄製ピストンヘ
ッドに比べていかに軽く、そしていかに熱を早く外に逃
すか判る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記鋳鉄を使
用する部品では、相対的に重いために慣性力が大きくな
り、高速往復運動が必要とされる動力部品には適さない
上、熱伝導も悪く、混合気が自然着火し易いなどの問題
がある。また、Ａｌ合金を使用する部品では、鋳鉄に比
べ耐熱性が低いため、高温での使用ができないという問
題がある。
用する部品では、相対的に重いために慣性力が大きくな
り、高速往復運動が必要とされる動力部品には適さない
上、熱伝導も悪く、混合気が自然着火し易いなどの問題
がある。また、Ａｌ合金を使用する部品では、鋳鉄に比
べ耐熱性が低いため、高温での使用ができないという問
題がある。
【０００５】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたもので、その目的とするところは、軽量かつ耐熱性
に優れ、室温延性の良好なＴｉ−Ａｌ合金製部品を提供
することにある。
れたもので、その目的とするところは、軽量かつ耐熱性
に優れ、室温延性の良好なＴｉ−Ａｌ合金製部品を提供
することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の本発明の第１の発明によるＴｉ−Ａｌ合金製部品は、
Ａｌ：３２〜３６重量％、残部Ｔｉからなる金属間化合
物であることを特徴とする。本発明の第２発明によるの
Ｔｉ−Ａｌ合金製部品は、前記合金の組成に加えて、Ｎ
ｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗの１種以上の元素を合計量で０．２
〜６．０重量％含有することを特徴とする。
の本発明の第１の発明によるＴｉ−Ａｌ合金製部品は、
Ａｌ：３２〜３６重量％、残部Ｔｉからなる金属間化合
物であることを特徴とする。本発明の第２発明によるの
Ｔｉ−Ａｌ合金製部品は、前記合金の組成に加えて、Ｎ
ｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗの１種以上の元素を合計量で０．２
〜６．０重量％含有することを特徴とする。
【０００７】本発明の第３発明によるＴｉ−Ａｌ合金製
部品は、前記第１、第２発明の合金の組成に加えて、Ｃ
ｒ、Ｍｎの１種以上の元素を合計量で０．２〜６．０重
量％含有することを特徴とする。さらに、本発明の第４
発明によるＴｉ−Ａｌ合金製部品は、前記第１、第２、
第３発明の合金合金の組成に加えて、Ｖ：０．１〜３．
０重量％、 Ｓｉ：０．０１〜１．０重量％、Ｚｒ：
０．０１〜１．０重量％、 Ｃ：０．０１〜０．５重
量％、Ｂ：０．０１〜０．５重量％のうちの１種以上の
元素を含有することを特徴とする。
部品は、前記第１、第２発明の合金の組成に加えて、Ｃ
ｒ、Ｍｎの１種以上の元素を合計量で０．２〜６．０重
量％含有することを特徴とする。さらに、本発明の第４
発明によるＴｉ−Ａｌ合金製部品は、前記第１、第２、
第３発明の合金合金の組成に加えて、Ｖ：０．１〜３．
０重量％、 Ｓｉ：０．０１〜１．０重量％、Ｚｒ：
０．０１〜１．０重量％、 Ｃ：０．０１〜０．５重
量％、Ｂ：０．０１〜０．５重量％のうちの１種以上の
元素を含有することを特徴とする。
【０００８】前記第１、第２、第３、第４の発明による
Ｔｉ−Ａｌ合金の組成を前記のとおり限定したのは、次
の理由による。Ａｌは、Ｔｉとともに金属間化合物Ｔｉ
ＡｌおよびＴｉ3 Ａｌを構成する必須の元素でありＡｌ
含有量が３２重量％未満では、Ｔｉ3 Ａｌの生成量が多
くなりすぎて延性および靭性が低下するとともに耐酸化
性も劣る。また、Ａｌ含有量が３６重量％を超えるとＴ
ｉＡｌ単相化したり、またはＡｌ3 Ｔｉの生成量が多く
なり、延性および靭性が低下する。
Ｔｉ−Ａｌ合金の組成を前記のとおり限定したのは、次
の理由による。Ａｌは、Ｔｉとともに金属間化合物Ｔｉ
ＡｌおよびＴｉ3 Ａｌを構成する必須の元素でありＡｌ
含有量が３２重量％未満では、Ｔｉ3 Ａｌの生成量が多
くなりすぎて延性および靭性が低下するとともに耐酸化
性も劣る。また、Ａｌ含有量が３６重量％を超えるとＴ
ｉＡｌ単相化したり、またはＡｌ3 Ｔｉの生成量が多く
なり、延性および靭性が低下する。
【０００９】Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗは、ＴｉＡｌの耐酸
化性を改善させる元素である。この効果を得るためには
０．２重量％以上の添加量が必要であり、６．０重量％
を超えるとこの効果は飽和する傾向がある。またこれら
の元素は比重が大きく、高価であるため、多量の添加は
材料の比重を大きくするばかりかコストを上昇させる結
果となる。
化性を改善させる元素である。この効果を得るためには
０．２重量％以上の添加量が必要であり、６．０重量％
を超えるとこの効果は飽和する傾向がある。またこれら
の元素は比重が大きく、高価であるため、多量の添加は
材料の比重を大きくするばかりかコストを上昇させる結
果となる。
【００１０】Ｃｒ、Ｍｎは、ＴｉＡｌの延性を改善する
元素である。この効果を得るためには添加量０．２重量
％以上が必要であり、また６．０重量％を超えるとその
効果は飽和し、むしろ延性が低下する傾向があるととも
に、耐酸化性が劣化する。Ｖは、ＴｉＡｌに固溶してＴ
ｉＡｌの強度を上げる効果がある。この効果を得るため
には、０．１重量％以上の添加が必要であり、３．０重
量％を超えると効果は飽和する。
元素である。この効果を得るためには添加量０．２重量
％以上が必要であり、また６．０重量％を超えるとその
効果は飽和し、むしろ延性が低下する傾向があるととも
に、耐酸化性が劣化する。Ｖは、ＴｉＡｌに固溶してＴ
ｉＡｌの強度を上げる効果がある。この効果を得るため
には、０．１重量％以上の添加が必要であり、３．０重
量％を超えると効果は飽和する。
【００１１】Ｓｉは、ＴｉＡｌ中に固溶し、時効熱処理
によりシリサイドとして析出する。また過飽和のＳｉは
凝固時にシリサイドとして最終凝固部に晶出する。これ
らのシリサイドは引張強度およびクリープ強度を改善す
る。このような効果は０．０１重量％以上で得られる。
また、１．０重量％を超える添加はシリサイドが多量に
生成し、延性および靭性に欠けるＴｉ−Ａｌ合金性部品
となる。
によりシリサイドとして析出する。また過飽和のＳｉは
凝固時にシリサイドとして最終凝固部に晶出する。これ
らのシリサイドは引張強度およびクリープ強度を改善す
る。このような効果は０．０１重量％以上で得られる。
また、１．０重量％を超える添加はシリサイドが多量に
生成し、延性および靭性に欠けるＴｉ−Ａｌ合金性部品
となる。
【００１２】Ｚｒは、ＴｉＡｌに固溶し、強度を向上さ
せる。この効果を得るためには、０．０１重量％以上の
添加が必要であり、１．０重量％を超えると効果は飽和
する。Ｃは、ＴｉＡｌに固溶し、ＴｉＡｌの強度を上げ
る効果がある。この効果を得るためには、０．０１重量
％以上の添加が必要であり、０．５重量％を超える添加
は延性が著しく低下する。
せる。この効果を得るためには、０．０１重量％以上の
添加が必要であり、１．０重量％を超えると効果は飽和
する。Ｃは、ＴｉＡｌに固溶し、ＴｉＡｌの強度を上げ
る効果がある。この効果を得るためには、０．０１重量
％以上の添加が必要であり、０．５重量％を超える添加
は延性が著しく低下する。
【００１３】Ｂは、凝固時にボライトとして晶出し、結
晶粒を微細化する効果がある。この効果を得るために
は、０．０１重量％以上の添加が必要であり、０．５重
量％を超える添加は、ボライドが多くなり、延性および
脆性が低下する。
晶粒を微細化する効果がある。この効果を得るために
は、０．０１重量％以上の添加が必要であり、０．５重
量％を超える添加は、ボライドが多くなり、延性および
脆性が低下する。
【００１４】
【発明の作用および効果】本発明のＴｉ−Ａｌ合金製部
品は、比重が３．８とＴｉ合金よりも小さく、高温強度
はＮｉ基超合金と同程度であり、鋳鉄、鋳鋼および鍛鋼
に比べ高強度で破損しにくい効果があるとともに、軽量
かつ耐熱性に著しく優れた効果がある。
品は、比重が３．８とＴｉ合金よりも小さく、高温強度
はＮｉ基超合金と同程度であり、鋳鉄、鋳鋼および鍛鋼
に比べ高強度で破損しにくい効果があるとともに、軽量
かつ耐熱性に著しく優れた効果がある。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。 第１実施例 本発明の第１実施例で用いたＴｉ−Ａｌ合金材料の化学
成分は表１のとおりである。
成分は表１のとおりである。
【００１６】
【表１】 前記表１に示す組成をもつＴｉ−Ａｌ合金材料の試験片
は、次のようにして作製した。試料５ｋｇをプラズマス
カル溶解炉を用いて溶解し、溶湯を金型に鋳造して直径
１００ｍｍのインゴットを鋳造した。その後、インゴッ
トから平行部径６ｍｍの室温引張試験片、平行部８ｍｍ
の回転曲げ疲労試験片および直径８ｍｍのピンオンディ
スク摩耗試験片を作成した。
は、次のようにして作製した。試料５ｋｇをプラズマス
カル溶解炉を用いて溶解し、溶湯を金型に鋳造して直径
１００ｍｍのインゴットを鋳造した。その後、インゴッ
トから平行部径６ｍｍの室温引張試験片、平行部８ｍｍ
の回転曲げ疲労試験片および直径８ｍｍのピンオンディ
スク摩耗試験片を作成した。
【００１７】これらの試験片を用いて、引張試験および
疲労試験を５００℃で、ピンオンディスク摩耗試験を室
温で実施した。ピンオンディスク摩耗試験の相手材には
軸受鋼ＳＵＪ２を用いた。また荷重５ｋｇ、滑り速度
１．０ｍｍ／ｓ、時間７ｈｒで実施した。
疲労試験を５００℃で、ピンオンディスク摩耗試験を室
温で実施した。ピンオンディスク摩耗試験の相手材には
軸受鋼ＳＵＪ２を用いた。また荷重５ｋｇ、滑り速度
１．０ｍｍ／ｓ、時間７ｈｒで実施した。
【００１８】
【表２】 表２の結果から本発明材は比較材に比べ強度、疲労およ
び耐摩耗性に優れていることが判り、本発明合金製部材
が耐熱性、耐摩耗性を要求される部材に適用可能である
ということがいえる。 第２実施例 本発明に係るＴｉ−Ａｌ合金でピストンヘッドを作製し
た。詳細を図１に示す。また、断面ＡＡから見たピスト
ンヘッド断面を図２に示す。
び耐摩耗性に優れていることが判り、本発明合金製部材
が耐熱性、耐摩耗性を要求される部材に適用可能である
ということがいえる。 第２実施例 本発明に係るＴｉ−Ａｌ合金でピストンヘッドを作製し
た。詳細を図１に示す。また、断面ＡＡから見たピスト
ンヘッド断面を図２に示す。
【００１９】本実施例のＴｉ−Ａｌ合金製部品をピスト
ンヘッド１として使用したところ、軽量かつ高強度、耐
熱性に優れ、従来の鋳鉄製ピストンヘッドに比べ、約１
／２の軽量化が可能となり、また、使用温度を５００℃
まで上げることが可能となった。また、性能試験後のピ
ストンヘッドには、損傷は認められずピストンヘッドと
しての信頼性が高いことが確認された。
ンヘッド１として使用したところ、軽量かつ高強度、耐
熱性に優れ、従来の鋳鉄製ピストンヘッドに比べ、約１
／２の軽量化が可能となり、また、使用温度を５００℃
まで上げることが可能となった。また、性能試験後のピ
ストンヘッドには、損傷は認められずピストンヘッドと
しての信頼性が高いことが確認された。
【００２０】なお、本発明に係るＴｉ−Ａｌ合金製ピス
トンヘッドをエンジンに適用することにより、エンジン
の軽量化と高出力化をはかれる。
トンヘッドをエンジンに適用することにより、エンジン
の軽量化と高出力化をはかれる。
【図１】本発明の第２実施例によるピストンヘッドの縦
断面図である。
断面図である。
【図２】本発明の第２実施例によるピストンヘッドの縦
断面のＡ−Ａ線断面図である。
断面のＡ−Ａ線断面図である。
Claims (4)
- 【請求項１】 Ａｌ：３２〜３６重量％、残部Ｔｉから
なる金属間化合物であることを特徴とするＴｉ−Ａｌ合
金製部品。 - 【請求項２】 請求項１に記載の合金の組成に加えて、
Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗの１種以上の元素を合計量で０．
２〜６．０重量％含有することを特徴とする請求項１記
載のＴｉ−Ａｌ合金製部品。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載の合金の組成に
加えて、Ｃｒ、Ｍｎの１種以上の元素を合計量で０．２
〜６．０重量％含有することを特徴とする請求項１また
は２記載のＴｉ−Ａｌ合金製部品。 - 【請求項４】 請求項１、２、３のいずれか一項記載の
合金の組成に加えて、 Ｖ：０．１〜３．０重量％、 Ｓｉ：０．０１〜１．
０重量％、 Ｚｒ：０．０１〜１．０重量％、 Ｃ：０．０１〜
０．５重量％、 Ｂ：０．０１〜０．５重量％ のうちの１種以上の元素を含有することを特徴とする請
求項１、２、３のいずれか一項記載のＴｉ−Ａｌ合金製
部品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8332193A JPH06299276A (ja) | 1993-04-09 | 1993-04-09 | Ｔｉ−Ａｌ合金製部品 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8332193A JPH06299276A (ja) | 1993-04-09 | 1993-04-09 | Ｔｉ−Ａｌ合金製部品 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06299276A true JPH06299276A (ja) | 1994-10-25 |
Family
ID=13799167
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8332193A Pending JPH06299276A (ja) | 1993-04-09 | 1993-04-09 | Ｔｉ−Ａｌ合金製部品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06299276A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996030552A1 (en) * | 1995-03-28 | 1996-10-03 | Alliedsignal Inc. | Castable gamma titanium-aluminide alloy containing niobium, chromium and silicon |
| US20130251537A1 (en) * | 2012-03-24 | 2013-09-26 | General Electric Company | Titanium aluminide intermetallic compositions |
| WO2014136970A1 (ja) * | 2013-03-08 | 2014-09-12 | 出光興産株式会社 | 潤滑油組成物 |
| WO2014136973A1 (ja) * | 2013-03-08 | 2014-09-12 | 出光興産株式会社 | 潤滑油組成物 |
| WO2015119927A1 (en) * | 2014-02-05 | 2015-08-13 | Borgwarner Inc. | TiAl ALLOY, IN PARTICULAR FOR TURBOCHARGER APPLICATIONS, TURBOCHARGER COMPONENT, TURBOCHARGER AND METHOD FOR PRODUCING THE TiAl ALLOY |
| WO2017184756A1 (en) * | 2016-04-20 | 2017-10-26 | Arconic Inc. | Hcp materials of aluminum, titanium, and zirconium, and products made therefrom |
-
1993
- 1993-04-09 JP JP8332193A patent/JPH06299276A/ja active Pending
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996030552A1 (en) * | 1995-03-28 | 1996-10-03 | Alliedsignal Inc. | Castable gamma titanium-aluminide alloy containing niobium, chromium and silicon |
| US20130251537A1 (en) * | 2012-03-24 | 2013-09-26 | General Electric Company | Titanium aluminide intermetallic compositions |
| JP2013209750A (ja) * | 2012-03-24 | 2013-10-10 | General Electric Co <Ge> | チタンアルミナイド金属間組成物 |
| US10597756B2 (en) * | 2012-03-24 | 2020-03-24 | General Electric Company | Titanium aluminide intermetallic compositions |
| CN105189720A (zh) * | 2013-03-08 | 2015-12-23 | 出光兴产株式会社 | 润滑油组合物 |
| WO2014136973A1 (ja) * | 2013-03-08 | 2014-09-12 | 出光興産株式会社 | 潤滑油組成物 |
| JPWO2014136973A1 (ja) * | 2013-03-08 | 2017-02-16 | 出光興産株式会社 | 潤滑油組成物 |
| JPWO2014136970A1 (ja) * | 2013-03-08 | 2017-02-16 | 出光興産株式会社 | 潤滑油組成物 |
| JP2018199836A (ja) * | 2013-03-08 | 2018-12-20 | 出光興産株式会社 | 潤滑油組成物 |
| WO2014136970A1 (ja) * | 2013-03-08 | 2014-09-12 | 出光興産株式会社 | 潤滑油組成物 |
| WO2015119927A1 (en) * | 2014-02-05 | 2015-08-13 | Borgwarner Inc. | TiAl ALLOY, IN PARTICULAR FOR TURBOCHARGER APPLICATIONS, TURBOCHARGER COMPONENT, TURBOCHARGER AND METHOD FOR PRODUCING THE TiAl ALLOY |
| US10240608B2 (en) | 2014-02-05 | 2019-03-26 | Borgwarner Inc. | TiAl alloy, in particular for turbocharger applications, turbocharger component, turbocharger and method for producing the TiAl alloy |
| WO2017184756A1 (en) * | 2016-04-20 | 2017-10-26 | Arconic Inc. | Hcp materials of aluminum, titanium, and zirconium, and products made therefrom |
| CN108884518A (zh) * | 2016-04-20 | 2018-11-23 | 奥科宁克公司 | 铝、钛和锆的hcp材料及由其制成的产物 |
| RU2713668C1 (ru) * | 2016-04-20 | 2020-02-06 | Арконик Инк. | Материалы с гпу-структурой на основе алюминия, титана и циркония и изделия, полученные из них |
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