JPH08311586A - α，β二相チタン合金複合材料並びに各種製品のチタン合金材料とチタン合金製品 - Google Patents
α，β二相チタン合金複合材料並びに各種製品のチタン合金材料とチタン合金製品Info
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- JPH08311586A JPH08311586A JP11670695A JP11670695A JPH08311586A JP H08311586 A JPH08311586 A JP H08311586A JP 11670695 A JP11670695 A JP 11670695A JP 11670695 A JP11670695 A JP 11670695A JP H08311586 A JPH08311586 A JP H08311586A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高強度，高硬度，高耐磨耗性，高弾性率を発
揮するα，β二相チタン合金複合材料並びに各種製品の
チタン合金材料とチタン合金製品を提供すること。 【構成】 α，β二相チタン合金粉末に、硼化物粉末を
５〜２０Ｖol％程度混合し、圧粉加熱して焼結し、針状
或いは粒状のＴiＢ化合物をマトリックス中に晶出させ
たα，β二相チタン合金複合材料。
揮するα，β二相チタン合金複合材料並びに各種製品の
チタン合金材料とチタン合金製品を提供すること。 【構成】 α，β二相チタン合金粉末に、硼化物粉末を
５〜２０Ｖol％程度混合し、圧粉加熱して焼結し、針状
或いは粒状のＴiＢ化合物をマトリックス中に晶出させ
たα，β二相チタン合金複合材料。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高強度，高硬度，高耐
磨耗性，高弾性率を発揮するα，β二相チタン合金複合
材料並びに各種製品のチタン合金材料とチタン合金製品
に係るものである。
磨耗性，高弾性率を発揮するα，β二相チタン合金複合
材料並びに各種製品のチタン合金材料とチタン合金製品
に係るものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
チタン合金は各種の元素を合金化することによってその
強度を上昇させているが、１５０kgf/mm2の引張強さが
限界であり、また硬度はＨｖ７００が限界であり、耐磨
耗性は著しく劣る。また、ヤング率は１２０００kgf/mm
2で鋼の約１／２である。
チタン合金は各種の元素を合金化することによってその
強度を上昇させているが、１５０kgf/mm2の引張強さが
限界であり、また硬度はＨｖ７００が限界であり、耐磨
耗性は著しく劣る。また、ヤング率は１２０００kgf/mm
2で鋼の約１／２である。
【０００３】本発明は、α，β二相チタン合金粉末にボ
ロン粉末或いは各種硼化物粉末を配合して混合し、圧粉
加熱して反応焼結させることによりＴiＢ化合物を晶出
させ、強度，硬度を上昇させ、また高ヤング率，高耐磨
耗性などの特性が向上することを確認し、未だチタン合
金の高強度化，高硬度化，高ヤング率化，高耐磨耗性化
が実用化されていないことに着眼して本発明を完成し
た。
ロン粉末或いは各種硼化物粉末を配合して混合し、圧粉
加熱して反応焼結させることによりＴiＢ化合物を晶出
させ、強度，硬度を上昇させ、また高ヤング率，高耐磨
耗性などの特性が向上することを確認し、未だチタン合
金の高強度化，高硬度化，高ヤング率化，高耐磨耗性化
が実用化されていないことに着眼して本発明を完成し
た。
【０００４】
【課題を解決するための手段】金属学的結晶構造が最密
六方晶であるα相と体心立方晶であるβ相の二相より成
る結晶構造のチタン合金を母相とし、その結晶粒内及び
粒界にチタンの化合物であるＴiＢ化合物の粒子を反応
焼結によって微細且つ均一に体積率で２０％以下で含有
せしめることを特徴とするもので、以下その要旨を列記
する。
六方晶であるα相と体心立方晶であるβ相の二相より成
る結晶構造のチタン合金を母相とし、その結晶粒内及び
粒界にチタンの化合物であるＴiＢ化合物の粒子を反応
焼結によって微細且つ均一に体積率で２０％以下で含有
せしめることを特徴とするもので、以下その要旨を列記
する。
【０００５】α，β二相チタン合金粉末に、硼化物粉末
を５〜２０Ｖol％程度混合し、圧粉加熱して焼結し、針
状或いは粒状のＴiＢ化合物をマトリックス中に晶出さ
せたことを特徴とするα，β二相チタン合金複合材料に
係るものである。
を５〜２０Ｖol％程度混合し、圧粉加熱して焼結し、針
状或いは粒状のＴiＢ化合物をマトリックス中に晶出さ
せたことを特徴とするα，β二相チタン合金複合材料に
係るものである。
【０００６】また、α，β二相チタン合金粉末として、
粒径約５０μm程度のＴi−６Ａl−４Ｖ合金粉末，Ｔi−
６Ａl−６Ｖ−２Ｓn合金粉末，Ｔi−６Ａl−２Ｓn−４
Ｚr−６Ｍo合金粉末などを使用し、硼化物粉末として、
粒径約１〜５μm程度のボロン粉末やＦeＢ，ＭoＢ，Ｗ
Ｂ，ＮbＢ，ＣrＢ粉末などを使用したことを特徴とする
請求項１記載のα，β二相チタン合金複合材料に係るも
のである。
粒径約５０μm程度のＴi−６Ａl−４Ｖ合金粉末，Ｔi−
６Ａl−６Ｖ−２Ｓn合金粉末，Ｔi−６Ａl−２Ｓn−４
Ｚr−６Ｍo合金粉末などを使用し、硼化物粉末として、
粒径約１〜５μm程度のボロン粉末やＦeＢ，ＭoＢ，Ｗ
Ｂ，ＮbＢ，ＣrＢ粉末などを使用したことを特徴とする
請求項１記載のα，β二相チタン合金複合材料に係るも
のである。
【０００７】また、α，β二相チタン合金粉末と硼化物
粉末とを混合圧粉した後、真空炉で９００〜１２００℃
程度に加熱して反応焼結させるか、又は圧粉した後９０
０〜１２００℃程度に真空中或いは不活性ガス中加熱加
圧して反応焼結させることを特徴とする請求項１，２の
いずれか１項に記載のα，β二相チタン合金複合材料に
係るものである。
粉末とを混合圧粉した後、真空炉で９００〜１２００℃
程度に加熱して反応焼結させるか、又は圧粉した後９０
０〜１２００℃程度に真空中或いは不活性ガス中加熱加
圧して反応焼結させることを特徴とする請求項１，２の
いずれか１項に記載のα，β二相チタン合金複合材料に
係るものである。
【０００８】また、請求項１，２，３のα，β二相チタ
ン合金複合材料を水素脆化した後粉砕し、この粉砕粉に
プラズマ，電子ビーム或いはレーザーを用いて溶射或い
は溶解が可能なＴiＢ化合物の粒子を晶出させたことを
特徴とする粉状のα，β二相チタン合金複合材料に係る
ものである。
ン合金複合材料を水素脆化した後粉砕し、この粉砕粉に
プラズマ，電子ビーム或いはレーザーを用いて溶射或い
は溶解が可能なＴiＢ化合物の粒子を晶出させたことを
特徴とする粉状のα，β二相チタン合金複合材料に係る
ものである。
【０００９】また、各種チタン合金材の所望箇所の表面
に、ＴiＢ化合物の粒子を晶出させたα，β二相チタン
合金複合材料粉末をプラズマ，電子ビーム或いはレーザ
ーを用いて溶射或いは溶解することによって基地表面に
溶着せしめたことを特徴とする各種製品のチタン合金材
料に係るものである。
に、ＴiＢ化合物の粒子を晶出させたα，β二相チタン
合金複合材料粉末をプラズマ，電子ビーム或いはレーザ
ーを用いて溶射或いは溶解することによって基地表面に
溶着せしめたことを特徴とする各種製品のチタン合金材
料に係るものである。
【００１０】また、刃物素材形状のチタン合金材の端縁
表面にＴiＢ化合物を晶出させたα，β二相チタン合金
複合材料粉末を基地表面に溶着せしめ、熱処理して刃物
用チタン複合材を形成することを特徴とする請求項５記
載の各種製品のチタン合金材料に係るものである。
表面にＴiＢ化合物を晶出させたα，β二相チタン合金
複合材料粉末を基地表面に溶着せしめ、熱処理して刃物
用チタン複合材を形成することを特徴とする請求項５記
載の各種製品のチタン合金材料に係るものである。
【００１１】また、請求項１，２，３のα，β二相チタ
ン合金複合材料をバルク材として機械部品やスポーツ用
品などの所望製品形状に反応焼結させて成形することを
特徴とするチタン合金製品に係るものである。
ン合金複合材料をバルク材として機械部品やスポーツ用
品などの所望製品形状に反応焼結させて成形することを
特徴とするチタン合金製品に係るものである。
【００１２】また、製品や部品などの各種のチタン合金
製品の表面にＴiＢ化合物を晶出させたα，β二相チタ
ン合金複合材料粉末をプラズマ，電子ビーム，レーザー
などを用いて溶射或いは溶解することによって基地表面
に溶着せしめたことを特徴とするチタン合金製品に係る
ものである。
製品の表面にＴiＢ化合物を晶出させたα，β二相チタ
ン合金複合材料粉末をプラズマ，電子ビーム，レーザー
などを用いて溶射或いは溶解することによって基地表面
に溶着せしめたことを特徴とするチタン合金製品に係る
ものである。
【００１３】
【作用】α，β二相チタン合金は、粒径約５０μm程度
にし、反応焼結以前に配合するボロン或いは硼化物は１
〜５μm程度にして両者を均一に混合することが両者の
反応焼結による複合を均一な分布にする。
にし、反応焼結以前に配合するボロン或いは硼化物は１
〜５μm程度にして両者を均一に混合することが両者の
反応焼結による複合を均一な分布にする。
【００１４】上記反応焼結においては溶融することなく
反応生成物のＴiＢ化合物を晶出形成させる必要がある
ことから、９００〜１２００℃の範囲の適切な温度を選
択する必要がある。
反応生成物のＴiＢ化合物を晶出形成させる必要がある
ことから、９００〜１２００℃の範囲の適切な温度を選
択する必要がある。
【００１５】この反応焼結体は、微細な焼結組織をとる
ことから、９００〜１０００℃の温度範囲において超塑
性現象を示し、１０-3〜１０-4／ｓの歪み速度で破壊す
ることなく変形が可能であり、高硬度，高耐磨耗のチタ
ン合金歯車，ベアリングなどの機械摺動部品の成形を可
能とする。
ことから、９００〜１０００℃の温度範囲において超塑
性現象を示し、１０-3〜１０-4／ｓの歪み速度で破壊す
ることなく変形が可能であり、高硬度，高耐磨耗のチタ
ン合金歯車，ベアリングなどの機械摺動部品の成形を可
能とする。
【００１６】また、上記α，β二相チタン合金複合材料
をチタン合金にプラズマ，電子ビーム或いはレーザーを
用いて溶射，溶着するためにこれを粉砕する必要がある
が、この反応焼結体が高硬度であるため、６００〜８０
０℃水素中で加熱して脆化させると打撃によって破砕す
ることが可能となる。
をチタン合金にプラズマ，電子ビーム或いはレーザーを
用いて溶射，溶着するためにこれを粉砕する必要がある
が、この反応焼結体が高硬度であるため、６００〜８０
０℃水素中で加熱して脆化させると打撃によって破砕す
ることが可能となる。
【００１７】更に、板状チタン合金板の端縁，棒状チタ
ン合金棒端面或いはチタン合金歯車のような各種のチタ
ン合金製品やベアリングのような機械摺動部品の表面に
上記α，β二相チタン合金複合材料粉末をプラズマ，電
子ビーム或いはレーザーを用い、溶射或いは溶解するこ
とによって溶着させ、更に溶着を確実にするため熱処理
を施すことによって高硬度，耐磨耗のチタン合金刃物や
チタン合金製品や機械摺動部品などを得ることが可能と
なるが、特に高耐磨耗に対しては母相でβ相をα相より
多く含ませることが望ましい。
ン合金棒端面或いはチタン合金歯車のような各種のチタ
ン合金製品やベアリングのような機械摺動部品の表面に
上記α，β二相チタン合金複合材料粉末をプラズマ，電
子ビーム或いはレーザーを用い、溶射或いは溶解するこ
とによって溶着させ、更に溶着を確実にするため熱処理
を施すことによって高硬度，耐磨耗のチタン合金刃物や
チタン合金製品や機械摺動部品などを得ることが可能と
なるが、特に高耐磨耗に対しては母相でβ相をα相より
多く含ませることが望ましい。
【００１８】本発明のα，β二相チタン合金複合材料
で、ゴルフクラブのドライバーやアイアンを製作する
か，若しくは本発明でフェース板を製作し、チタンその
他の母材面にチタンロー材で結合させると飛距離の出る
ゴルフクラブとなる。
で、ゴルフクラブのドライバーやアイアンを製作する
か，若しくは本発明でフェース板を製作し、チタンその
他の母材面にチタンロー材で結合させると飛距離の出る
ゴルフクラブとなる。
【００１９】チタン合金のヤング率は１２０００kgf/mm
2であり、ＴiＢ単体のヤング率は５５０００kgf/mm2で
あるので、１５Ｖol％ＴiＢ含有の複合材料のヤング率
は理論的には１８４５０kgf/mm2になるが、針状晶が様
々の方向を向くことによって多少減少するので、１６０
００kgf/mm2程度は確保できる。
2であり、ＴiＢ単体のヤング率は５５０００kgf/mm2で
あるので、１５Ｖol％ＴiＢ含有の複合材料のヤング率
は理論的には１８４５０kgf/mm2になるが、針状晶が様
々の方向を向くことによって多少減少するので、１６０
００kgf/mm2程度は確保できる。
【００２０】
１．α，β二相チタン合金とＴiＢ化合物粒子との複合
材料の製作 Ｔi−６Ａl−４Ｖの組成の平均粒径約４５μmのα，β
二相チタン合金粉に平均粒径３μmの硼化物ＦeＢ或いは
ＭoＢを５〜２０Ｖol％配合し、酸素ガスを全く含まな
いアルゴン雰囲気中遊星回転ボールミルで毎分１８０回
転の速度のもと１時間混合する。この混合粉を１０×１
０×５０mmの凹みを有する金型に装填し、４０００kgf/
cm2の荷重を加えて圧粉し、その圧粉体を真空中、ＦeＢ
添加の場合は９００℃，２ｈ，ＭoＢ添加の場合は１２
００℃，２ｈ加熱して焼結体を得る。この焼結過程にお
いて圧粉体内で Ｔi＋ＦeＢ→ＴiＢ＋Ｆe Ｔi＋ＭoＢ→ＴiＢ＋Ｍo の反応が起こり、焼結体内にＴiＢ化合物が微細且つ均
一に分散することになる。また、反応によって生じたＦ
e或いはＭoはＴi−６Ａl−４Ｖの母相中に溶け込み、Ｆ
eＢ添加の場合はα相に近いα，β二相に、ＭoＢ添加の
場合はβ相に近いα，β二相となる。
材料の製作 Ｔi−６Ａl−４Ｖの組成の平均粒径約４５μmのα，β
二相チタン合金粉に平均粒径３μmの硼化物ＦeＢ或いは
ＭoＢを５〜２０Ｖol％配合し、酸素ガスを全く含まな
いアルゴン雰囲気中遊星回転ボールミルで毎分１８０回
転の速度のもと１時間混合する。この混合粉を１０×１
０×５０mmの凹みを有する金型に装填し、４０００kgf/
cm2の荷重を加えて圧粉し、その圧粉体を真空中、ＦeＢ
添加の場合は９００℃，２ｈ，ＭoＢ添加の場合は１２
００℃，２ｈ加熱して焼結体を得る。この焼結過程にお
いて圧粉体内で Ｔi＋ＦeＢ→ＴiＢ＋Ｆe Ｔi＋ＭoＢ→ＴiＢ＋Ｍo の反応が起こり、焼結体内にＴiＢ化合物が微細且つ均
一に分散することになる。また、反応によって生じたＦ
e或いはＭoはＴi−６Ａl−４Ｖの母相中に溶け込み、Ｆ
eＢ添加の場合はα相に近いα，β二相に、ＭoＢ添加の
場合はβ相に近いα，β二相となる。
【００２１】反応焼結体は更に熱間静水圧プレス機でア
ルゴン雰囲気中ＦeＢ添加の場合は９００℃，２０００
気圧，２ｈ，ＭoＢ添加の場合は１２００℃，２０００
気圧，２ｈ加熱されるか、又は反応焼結体を鉄板で真空
パックし、低速熱間圧延機で空気中，ＦeＢ添加の場合
は９００℃，ＭoＢ添加の場合は１２００℃，圧下量約
５０％の熱間圧延を与える。これによって真密度９９.
５％以上のバルク材が得られる。
ルゴン雰囲気中ＦeＢ添加の場合は９００℃，２０００
気圧，２ｈ，ＭoＢ添加の場合は１２００℃，２０００
気圧，２ｈ加熱されるか、又は反応焼結体を鉄板で真空
パックし、低速熱間圧延機で空気中，ＦeＢ添加の場合
は９００℃，ＭoＢ添加の場合は１２００℃，圧下量約
５０％の熱間圧延を与える。これによって真密度９９.
５％以上のバルク材が得られる。
【００２２】以上の工程をフローチャートで図１に示
す。
す。
【００２３】ここで、得られた（Ｔi−６Ａl−４Ｖ）−
ＴiＢ複合材料のビッカース硬さ及び圧縮強さを硼化物
添加量との関係で示すと、図２及び３に示すようにな
る。また、ピンオンディスク磨耗試験における５km磨耗
量をＴi−６Ａl−４Ｖのみの焼結体及び耐磨耗性のステ
ライトＮo.１との比較において示すと図４に示すように
なり、１５Ｖol％ＦeＢ及びＭoＢを配合した反応焼結体
で熱間静水圧加圧したものはステライトＮo.１に非常に
近い耐磨耗性を示す。この高耐磨耗性の原因は１５Ｖol
％ＦeＢ配合材では図５及び６から分かるように母相は
α相の多いα，β二相で内部に微細で硬い粒状ＴiＢ化
合物と塊状Ｆe2Ｔi，ＦeＴi（単体ではＨｖ約１１０
０）を生ずること、また１５Ｖol％ＭoＢ配合材では図
５及び６から分かるように母相はβ相の多いα，β二相
で内部に微細で硬い針状及び粒状ＴiＢを生ずることに
よる。
ＴiＢ複合材料のビッカース硬さ及び圧縮強さを硼化物
添加量との関係で示すと、図２及び３に示すようにな
る。また、ピンオンディスク磨耗試験における５km磨耗
量をＴi−６Ａl−４Ｖのみの焼結体及び耐磨耗性のステ
ライトＮo.１との比較において示すと図４に示すように
なり、１５Ｖol％ＦeＢ及びＭoＢを配合した反応焼結体
で熱間静水圧加圧したものはステライトＮo.１に非常に
近い耐磨耗性を示す。この高耐磨耗性の原因は１５Ｖol
％ＦeＢ配合材では図５及び６から分かるように母相は
α相の多いα，β二相で内部に微細で硬い粒状ＴiＢ化
合物と塊状Ｆe2Ｔi，ＦeＴi（単体ではＨｖ約１１０
０）を生ずること、また１５Ｖol％ＭoＢ配合材では図
５及び６から分かるように母相はβ相の多いα，β二相
で内部に微細で硬い針状及び粒状ＴiＢを生ずることに
よる。
【００２４】２．プラズマ溶射用のＴiＢ化合物を含む
α，β二相チタン合金複合粉の製作とプラズマ溶射 図１に示すように反応焼結を行ったＴiＢ化合物を含有
するα，β二相チタン合金複合組成より成る真空焼結体
を水素炉中６００〜８００℃，２ｈ加熱することによっ
て脆化させた後、乳鉢で粉砕して粒径約４５μmの粉体
を得る。これをプラズマトーチに供給し、Ｔi−６Ａl−
４Ｖ丸棒束の端面にプラズマ溶射を行った。約４００μ
mの厚さに溶射を行った後、空孔を消滅させたり、組織
を均一化するため真空中９００℃，２ｈの熱処理を行っ
た。
α，β二相チタン合金複合粉の製作とプラズマ溶射 図１に示すように反応焼結を行ったＴiＢ化合物を含有
するα，β二相チタン合金複合組成より成る真空焼結体
を水素炉中６００〜８００℃，２ｈ加熱することによっ
て脆化させた後、乳鉢で粉砕して粒径約４５μmの粉体
を得る。これをプラズマトーチに供給し、Ｔi−６Ａl−
４Ｖ丸棒束の端面にプラズマ溶射を行った。約４００μ
mの厚さに溶射を行った後、空孔を消滅させたり、組織
を均一化するため真空中９００℃，２ｈの熱処理を行っ
た。
【００２５】プラズマ溶射皮膜のビッカース硬さは図７
に示す通りであり、１５Ｖol％ＦeＢ配合材のＴiＢを含
有するα，β二相合金複合粉をプラズマ溶射した場合の
熱処理材はビッカース硬さ８００以上を示した。
に示す通りであり、１５Ｖol％ＦeＢ配合材のＴiＢを含
有するα，β二相合金複合粉をプラズマ溶射した場合の
熱処理材はビッカース硬さ８００以上を示した。
【００２６】また、ピンオンディスク磨耗試験における
１０km累積磨耗量は図８に示す通りで、１５Ｖol％配合
の場合はステライトＮo.１に非常に近い磨耗量で高い耐
磨耗性を示した。
１０km累積磨耗量は図８に示す通りで、１５Ｖol％配合
の場合はステライトＮo.１に非常に近い磨耗量で高い耐
磨耗性を示した。
【００２７】３．ＴiＢ化合物を含有するα，β二相チ
タン合金複合物をプラズマ溶射した刃物の製作 図１に示すように反応焼結を行ったＴiＢ化合物を含有
するα，β二相チタン合金複合組成よりなる真空焼結体
を水素炉中６００〜８００℃，２ｈ加熱することによっ
て脆化させた後、乳鉢で粉砕して粒径約４５μmの粉体
を得る。これをプラズマトーチに供給し、短冊状Ｔi−
６Ａl−４Ｖ刃材縁にプラズマ溶射を行った。図９に断
面を示すように溶射を行った後、空孔を消滅させたり、
組成を均一化するため真空中９００℃，２ｈ熱処理を行
った。
タン合金複合物をプラズマ溶射した刃物の製作 図１に示すように反応焼結を行ったＴiＢ化合物を含有
するα，β二相チタン合金複合組成よりなる真空焼結体
を水素炉中６００〜８００℃，２ｈ加熱することによっ
て脆化させた後、乳鉢で粉砕して粒径約４５μmの粉体
を得る。これをプラズマトーチに供給し、短冊状Ｔi−
６Ａl−４Ｖ刃材縁にプラズマ溶射を行った。図９に断
面を示すように溶射を行った後、空孔を消滅させたり、
組成を均一化するため真空中９００℃，２ｈ熱処理を行
った。
【００２８】その後目的とする刃先形状に研磨を行って
仕上げた。
仕上げた。
【００２９】４．反応焼結によって得たＴiＢ化合物を
含有するα，β二相チタン合金複合組成より成る歯車 Ｔi−６Ａl−４Ｖの組成の平均粒径約４５μmのα，β
二相チタン合金粉に平均粒径３μmの硼化物ＦeＢ或いは
ＭoＢを１５Ｖol％配合し、酸素ガスを全く含まないア
ルゴン雰囲気中遊星ボールミルで毎分１８０回転の速度
のもと１時間混合した。この混合粉を歯車金型に装填
し、４０００kgf/cm2の荷重を加えて圧粉し、その圧粉
体を真空中ＦeＢ添加の場合は９００℃，２ｈ，ＭoＢ添
加の場合は１２００℃，２ｈ加熱して焼結体を得た。圧
粉体内では前述の反応が起こり、焼結体内にＴiＢ化合
物が微細且つ均一に分散し、直径で３〜４％の収縮を起
こす。
含有するα，β二相チタン合金複合組成より成る歯車 Ｔi−６Ａl−４Ｖの組成の平均粒径約４５μmのα，β
二相チタン合金粉に平均粒径３μmの硼化物ＦeＢ或いは
ＭoＢを１５Ｖol％配合し、酸素ガスを全く含まないア
ルゴン雰囲気中遊星ボールミルで毎分１８０回転の速度
のもと１時間混合した。この混合粉を歯車金型に装填
し、４０００kgf/cm2の荷重を加えて圧粉し、その圧粉
体を真空中ＦeＢ添加の場合は９００℃，２ｈ，ＭoＢ添
加の場合は１２００℃，２ｈ加熱して焼結体を得た。圧
粉体内では前述の反応が起こり、焼結体内にＴiＢ化合
物が微細且つ均一に分散し、直径で３〜４％の収縮を起
こす。
【００３０】この焼結体は微細な結晶組織をとることか
ら、超塑性現象を示すので、９００℃で１０-3〜１０-4
／ｓの歪み速度で破壊することなく、同一金型を用いて
圧縮成形することができ、目的の歯車形状のものを得る
ことができた。
ら、超塑性現象を示すので、９００℃で１０-3〜１０-4
／ｓの歪み速度で破壊することなく、同一金型を用いて
圧縮成形することができ、目的の歯車形状のものを得る
ことができた。
【００３１】
１．請求項１の記載の発明は、マトリックスのα，β二
相チタン合金となじみ性の良いＴiＢを複合させること
によって高強度，高硬度，高耐磨耗，高弾性率のα，β
二相チタン合金複合材料となる。
相チタン合金となじみ性の良いＴiＢを複合させること
によって高強度，高硬度，高耐磨耗，高弾性率のα，β
二相チタン合金複合材料となる。
【００３２】２．請求項２記載の発明は、マトリックス
のα，β二相チタン合金と焼結時反応し易い硼化物を使
用することによって短工程でＴiＢを均一微細に分布さ
せた高強度，高硬度，高耐磨耗，高弾性率のα，β二相
チタン合金複合材料となる。
のα，β二相チタン合金と焼結時反応し易い硼化物を使
用することによって短工程でＴiＢを均一微細に分布さ
せた高強度，高硬度，高耐磨耗，高弾性率のα，β二相
チタン合金複合材料となる。
【００３３】３．請求項３記載の発明は、マトリックス
のα，β二相チタン合金と硼化物を適切温度で反応焼結
させることによって短工程でＴiＢを均一微細に晶出分
布させた高強度，高硬度，高耐磨耗，高弾性率のα，β
二相チタン合金複合材料となる。
のα，β二相チタン合金と硼化物を適切温度で反応焼結
させることによって短工程でＴiＢを均一微細に晶出分
布させた高強度，高硬度，高耐磨耗，高弾性率のα，β
二相チタン合金複合材料となる。
【００３４】４．請求項４記載の発明は、α，β二相チ
タン合金複合材料を水素脆化，粉砕することによってＴ
iＢを均一微細に分布させた粉状α，β二相チタン合金
複合材料となる。
タン合金複合材料を水素脆化，粉砕することによってＴ
iＢを均一微細に分布させた粉状α，β二相チタン合金
複合材料となる。
【００３５】５．請求項５記載の発明は、チタン合金材
表面にＴiＢを含有するα，β二相チタン合金複合粉を
溶着して被膜を形成させることによって高硬度，高耐磨
耗のチタン合金材料となる。
表面にＴiＢを含有するα，β二相チタン合金複合粉を
溶着して被膜を形成させることによって高硬度，高耐磨
耗のチタン合金材料となる。
【００３６】６．請求項６記載の発明は、刃物形状チタ
ン合金材端縁表面にＴiＢを含有するα，β二相チタン
合金複合粉を溶着して被膜を形成させることによって高
硬度，高耐磨耗の刃物チタン合金材料となる。
ン合金材端縁表面にＴiＢを含有するα，β二相チタン
合金複合粉を溶着して被膜を形成させることによって高
硬度，高耐磨耗の刃物チタン合金材料となる。
【００３７】７．請求項７記載の発明は、マトリックス
のα，β二相チタン合金と硼化物を適切温度で反応焼結
させることによってＴiＢを均一微細に分布させた高強
度，高硬度，高耐磨耗の機械部品や高強度，高硬度，高
弾性率のスポーツ用品であるチタン合金製品となる。
のα，β二相チタン合金と硼化物を適切温度で反応焼結
させることによってＴiＢを均一微細に分布させた高強
度，高硬度，高耐磨耗の機械部品や高強度，高硬度，高
弾性率のスポーツ用品であるチタン合金製品となる。
【００３８】８．請求項８記載の発明は、チタン合金製
品表面にＴiＢを均一微細に含有するα，β二相チタン
合金複合粉を溶着して被膜を形成させることによって高
強度，高硬度，高耐磨耗，高弾性率のチタン合金製品と
なる。
品表面にＴiＢを均一微細に含有するα，β二相チタン
合金複合粉を溶着して被膜を形成させることによって高
強度，高硬度，高耐磨耗，高弾性率のチタン合金製品と
なる。
【００３９】以上、本発明は、上述のように構成したか
ら従来のチタン合金よりも高強度，高硬度，高弾性度の
α，β二相チタン合金複合材料となる。
ら従来のチタン合金よりも高強度，高硬度，高弾性度の
α，β二相チタン合金複合材料となる。
【００４０】また、高ヤング率，高耐磨耗性などの特性
が著しく向上したチタン合金製品が得られる秀れた特長
を発揮する。
が著しく向上したチタン合金製品が得られる秀れた特長
を発揮する。
【図１】α，β二相チタン合金とＴiＢ化合物粒子との
複合材料の製作工程フローチャートである。
複合材料の製作工程フローチャートである。
【図２】熱間静水圧処理材の硬さの硼化物添加量による
変化である。
変化である。
【図３】熱間静水圧処理材の圧縮強さの硼化物添加量に
よる変化である。
よる変化である。
【図４】ピンオンディスク試験による磨耗量と硼化物添
加量との関係である。
加量との関係である。
【図５】熱間静水圧処理材のα，β二相チタン合金複合
材料の金属組織を顕微鏡で拡大して見たときのＳＥＭ組
織を表した説明図である。
材料の金属組織を顕微鏡で拡大して見たときのＳＥＭ組
織を表した説明図である。
【図６】熱間静水圧処理材のＸ線回折図形である。
【図７】溶射被膜のビッカース硬さである。
【図８】ピンオンディスク試験における磨耗量である。
【図９】刃材縁にプラズマ溶射し、研磨除去する状況で
ある。
ある。
【図１０】ＴiＢ強化チタン合金複合材料による歯車及
びチタン合金歯車にＴiＢ強化チタン合金複合粉を溶射
する状況である。
びチタン合金歯車にＴiＢ強化チタン合金複合粉を溶射
する状況である。
【図１１】チタン合金ゴルフクラブヘッドにＴiＢ強化
チタン合金複合材を貼り合わす状況である。
チタン合金複合材を貼り合わす状況である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 誠一 新潟県中蒲原郡亀田町東野３−２−14 (72)発明者 佐藤 一男 新潟県三条市上保内甲432 (72)発明者 長谷川 直 新潟県三条市島田３−５−15
Claims (8)
- 【請求項１】 α，β二相チタン合金粉末に、硼化物粉
末を５〜２０Ｖol％程度混合し、圧粉加熱して焼結し、
針状或いは粒状のＴiＢ化合物をマトリックス中に晶出
させたことを特徴とするα，β二相チタン合金複合材
料。 - 【請求項２】 α，β二相チタン合金粉末として、粒径
約５０μm程度のＴi−６Ａl−４Ｖ合金粉末，Ｔi−６Ａ
l−６Ｖ−２Ｓn合金粉末，Ｔi−６Ａl−２Ｓn−４Ｚr−
６Ｍo合金粉末などを使用し、硼化物粉末として、粒径
約１〜５μm程度のボロン粉末やＦeＢ，ＭoＢ，ＷＢ，
ＮbＢ，ＣrＢ粉末などを使用したことを特徴とする請求
項１記載のα，β二相チタン合金複合材料。 - 【請求項３】 α，β二相チタン合金粉末と硼化物粉末
とを混合圧粉した後、真空炉で９００〜１２００℃程度
に加熱して反応焼結させるか、又は圧粉した後９００〜
１２００℃程度に真空中或いは不活性ガス中加熱加圧し
て反応焼結させることを特徴とする請求項１，２のいず
れか１項に記載のα，β二相チタン合金複合材料。 - 【請求項４】 請求項１，２，３のα，β二相チタン合
金複合材料を水素脆化した後粉砕し、この粉砕粉にプラ
ズマ，電子ビーム或いはレーザーを用いて溶射或いは溶
解が可能なＴiＢ化合物の粒子を晶出させたことを特徴
とする粉状のα，β二相チタン合金複合材料。 - 【請求項５】 各種チタン合金材の所望箇所の表面に、
ＴiＢ化合物の粒子を晶出させたα，β二相チタン合金
複合材料粉末をプラズマ，電子ビーム或いはレーザーを
用いて溶射或いは溶解することによって基地表面に溶着
せしめたことを特徴とする各種製品のチタン合金材料。 - 【請求項６】 刃物素材形状のチタン合金材の端縁表面
にＴiＢ化合物を晶出させたα，β二相チタン合金複合
材料粉末を基地表面に溶着せしめ、熱処理して刃物用チ
タン複合材を形成することを特徴とする請求項５記載の
各種製品のチタン合金材料。 - 【請求項７】 請求項１，２，３のα，β二相チタン合
金複合材料をバルク材として機械部品やスポーツ用品な
どの所望製品形状に反応焼結させて成形することを特徴
とするチタン合金製品。 - 【請求項８】 製品や部品などの各種のチタン合金製品
の表面にＴiＢ化合物を晶出させたα，β二相チタン合
金複合材料粉末をプラズマ，電子ビーム，レーザーなど
を用いて溶射或いは溶解することによって基地表面に溶
着せしめたことを特徴とするチタン合金製品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11670695A JPH08311586A (ja) | 1995-05-16 | 1995-05-16 | α，β二相チタン合金複合材料並びに各種製品のチタン合金材料とチタン合金製品 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11670695A JPH08311586A (ja) | 1995-05-16 | 1995-05-16 | α，β二相チタン合金複合材料並びに各種製品のチタン合金材料とチタン合金製品 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08311586A true JPH08311586A (ja) | 1996-11-26 |
Family
ID=14693818
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11670695A Pending JPH08311586A (ja) | 1995-05-16 | 1995-05-16 | α，β二相チタン合金複合材料並びに各種製品のチタン合金材料とチタン合金製品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08311586A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7111376B2 (en) | 2003-01-13 | 2006-09-26 | The Stanley Works | Tool with inserted blade members |
| JP2007143956A (ja) * | 2005-11-29 | 2007-06-14 | Kyocera Corp | 刃物 |
| JP5153624B2 (ja) * | 2006-05-31 | 2013-02-27 | 京セラ株式会社 | 複合材料とその製造方法、ならびに、それに用いる組成物およびそれを用いた刃物 |
| JP2014040674A (ja) * | 2004-11-12 | 2014-03-06 | General Electric Co <Ge> | チタン基マトリックス中に超微細ホウ化チタン粒子を分散させた物品 |
| US10100386B2 (en) | 2002-06-14 | 2018-10-16 | General Electric Company | Method for preparing a metallic article having an other additive constituent, without any melting |
| CN112695262A (zh) * | 2020-12-11 | 2021-04-23 | 西安理工大学 | 一种具有微构型的钛合金基复合材料及其制备方法 |
-
1995
- 1995-05-16 JP JP11670695A patent/JPH08311586A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10100386B2 (en) | 2002-06-14 | 2018-10-16 | General Electric Company | Method for preparing a metallic article having an other additive constituent, without any melting |
| US7111376B2 (en) | 2003-01-13 | 2006-09-26 | The Stanley Works | Tool with inserted blade members |
| JP2014040674A (ja) * | 2004-11-12 | 2014-03-06 | General Electric Co <Ge> | チタン基マトリックス中に超微細ホウ化チタン粒子を分散させた物品 |
| US10604452B2 (en) | 2004-11-12 | 2020-03-31 | General Electric Company | Article having a dispersion of ultrafine titanium boride particles in a titanium-base matrix |
| JP2007143956A (ja) * | 2005-11-29 | 2007-06-14 | Kyocera Corp | 刃物 |
| JP5153624B2 (ja) * | 2006-05-31 | 2013-02-27 | 京セラ株式会社 | 複合材料とその製造方法、ならびに、それに用いる組成物およびそれを用いた刃物 |
| CN112695262A (zh) * | 2020-12-11 | 2021-04-23 | 西安理工大学 | 一种具有微构型的钛合金基复合材料及其制备方法 |
| CN112695262B (zh) * | 2020-12-11 | 2021-10-22 | 西安理工大学 | 一种具有微构型的钛合金基复合材料及其制备方法 |
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