JP2843661B2 - Ｔｉ―Ａｌ系複合材 - Google Patents
Ｔｉ―Ａｌ系複合材Info
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- JP2843661B2 JP2843661B2 JP2232361A JP23236190A JP2843661B2 JP 2843661 B2 JP2843661 B2 JP 2843661B2 JP 2232361 A JP2232361 A JP 2232361A JP 23236190 A JP23236190 A JP 23236190A JP 2843661 B2 JP2843661 B2 JP 2843661B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えばエンジン部品のような往復運動ない
し回転する部品等に好適なTi−Al系複合材に関する。
し回転する部品等に好適なTi−Al系複合材に関する。
［従来の技術］ Ti−Al系金属間化合物は耐熱性、耐酸化性，耐摩耗性
に優れしかも軽量であるなどの性質をもつため、例えば
エンジン部品のような厳しい条件下で使われる素材とし
て有望視されている。
に優れしかも軽量であるなどの性質をもつため、例えば
エンジン部品のような厳しい条件下で使われる素材とし
て有望視されている。
従来、Ti−Al系金属間化合物を用いた動弁系部品とし
て、特開昭61−229907号公報（先行技術１）に見られる
ように、Ti−Al基合金によって一体成形された動弁系部
品が提案されている。また、特開平２−133183号公報
（先行技術２）のように、Ti−Al合金と構造用鋼とを、
ステンレス鋼等の中間材を介して、摩擦溶接法によって
相互に接合することも提案されている。
て、特開昭61−229907号公報（先行技術１）に見られる
ように、Ti−Al基合金によって一体成形された動弁系部
品が提案されている。また、特開平２−133183号公報
（先行技術２）のように、Ti−Al合金と構造用鋼とを、
ステンレス鋼等の中間材を介して、摩擦溶接法によって
相互に接合することも提案されている。
［発明が解決しようとする課題］ 上記先行技術１の場合、Ti−Al系金属間化合物からな
る単一の部材で成形がなされるため、製品形状によって
は成形が難しく、コスト高となる。また、製品各部が均
一な物性をもつため、必要に応じて各部の性能に変化を
もたせることができない。
る単一の部材で成形がなされるため、製品形状によって
は成形が難しく、コスト高となる。また、製品各部が均
一な物性をもつため、必要に応じて各部の性能に変化を
もたせることができない。
一方、先行技術２のような摩擦溶接法は、接合する部
材の組合わせに大きく支配され、その接合工程にきわめ
て手間がかかるばかりでなく、接合部の耐熱性や接合強
度等の品質に問題があり、母材であるTi−Al合金の優れ
た特質を生かしきれない。
材の組合わせに大きく支配され、その接合工程にきわめ
て手間がかかるばかりでなく、接合部の耐熱性や接合強
度等の品質に問題があり、母材であるTi−Al合金の優れ
た特質を生かしきれない。
また、母材に比べて融点の低い金属を用いるろう付け
による接合も考えられるが、ろう付けは接合部の耐熱性
が低いという欠点がある。
による接合も考えられるが、ろう付けは接合部の耐熱性
が低いという欠点がある。
従って本発明の目的は、所望形状のものが比較的容易
に得られかつ母材と同等以上の優れた接合部を有するTi
−Al系金属間化合物を用いた複合材を提供することにあ
る。
に得られかつ母材と同等以上の優れた接合部を有するTi
−Al系金属間化合物を用いた複合材を提供することにあ
る。
［課題を解決するための手段］ 上記目的を果たすために開発された本発明の複合材
は、主としてTi−Al系金属間化合物からなる母材として
の第１の部材に、拡散を伴う接合部を介して第２の部材
が接合されかつこの接合部に上記母材および上記第２の
部材以外の元素を主成分とする金属相が含まれていない
ことを特徴とする。また本発明の複合材は、主としてTi
−Al系金属化合物からなる第１の部材に、拡散を伴う接
合部を介して、主としてTi−Al系金属間化合物からなる
第２の部材が接合されていることも特徴とする。
は、主としてTi−Al系金属間化合物からなる母材として
の第１の部材に、拡散を伴う接合部を介して第２の部材
が接合されかつこの接合部に上記母材および上記第２の
部材以外の元素を主成分とする金属相が含まれていない
ことを特徴とする。また本発明の複合材は、主としてTi
−Al系金属化合物からなる第１の部材に、拡散を伴う接
合部を介して、主としてTi−Al系金属間化合物からなる
第２の部材が接合されていることも特徴とする。
なお、Ti−Al系金属間化合物は、Ti3Al,TiAl,Al3Ti等
であり、これら金属間化合物は、単相もしくは複合組織
として使用される。更に、諸特性を改善する目的で、適
宜の元素や酸化物、窒化物、炭化物等の化合物が含有さ
れてもよい。
であり、これら金属間化合物は、単相もしくは複合組織
として使用される。更に、諸特性を改善する目的で、適
宜の元素や酸化物、窒化物、炭化物等の化合物が含有さ
れてもよい。
［作用］ 本発明の複合材を得るには、所望形状に加工された金
属間化合物形成前の第１の部材と、この第１の部材に接
合される第２の部材を、金属間化合物が形成される温度
まで加熱する。この熱処理によって、接合部に拡散ない
し自己燃焼焼結を生じ、金属間化合物が形成されると同
時に、金属間化合物形成時の発熱もしくは自己燃焼反応
熱により第１の部材と第２の部材が強固に接合される。
接合部の組織は母材（第１の部材）との判別が困難なほ
ど良好なものであり、母材および接合部は共に優れた耐
熱性と耐酸化性を発揮し、しかも接合強度がきわめて大
きい。
属間化合物形成前の第１の部材と、この第１の部材に接
合される第２の部材を、金属間化合物が形成される温度
まで加熱する。この熱処理によって、接合部に拡散ない
し自己燃焼焼結を生じ、金属間化合物が形成されると同
時に、金属間化合物形成時の発熱もしくは自己燃焼反応
熱により第１の部材と第２の部材が強固に接合される。
接合部の組織は母材（第１の部材）との判別が困難なほ
ど良好なものであり、母材および接合部は共に優れた耐
熱性と耐酸化性を発揮し、しかも接合強度がきわめて大
きい。
［実施例］ 以下に本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。第１図に示された複合材Ａの一例はエンジンの動弁
系部品に使われるポペットバルブである。すなわちこの
複合材Ａは、外径が軸線方向に一定の円柱状のバルブシ
ステムａと、この、バルブステムａの先端側に位置する
きのこ形のバルブヘッドｂとを備えている。この図示例
においては、バルブヘッドｂにTi−Al系金属間化合物か
らなる第１の部材１が使われている。バルブステムａに
Ti−Al系金属間化合物からなる第２の部材２が使われて
いる。これら第１の部材１と第２の部材２は、第２図に
示される複合材の製造工程を経て、互いに接合部３にお
いて接合される。
る。第１図に示された複合材Ａの一例はエンジンの動弁
系部品に使われるポペットバルブである。すなわちこの
複合材Ａは、外径が軸線方向に一定の円柱状のバルブシ
ステムａと、この、バルブステムａの先端側に位置する
きのこ形のバルブヘッドｂとを備えている。この図示例
においては、バルブヘッドｂにTi−Al系金属間化合物か
らなる第１の部材１が使われている。バルブステムａに
Ti−Al系金属間化合物からなる第２の部材２が使われて
いる。これら第１の部材１と第２の部材２は、第２図に
示される複合材の製造工程を経て、互いに接合部３にお
いて接合される。
第２図に示す製造工程の一例は、第１の部材１の材料
である混合圧着体の原料を混合する工程５と、必要に応
じて行われる上記混合原料を圧着して形状を付与する混
合圧着体製造工程６と、必要に応じて行われる成形前熱
処理工程７および成形工程８と、第２の部材２を製造す
る工程10と、第１の部材１と第２の部材２を仮止めする
工程11と、金属間化合物の形成温度まで加熱する熱処理
工程13と、必要に応じて実施される熱処理後の加工工程
14と、金属間化合物形成後の熱処理工程15および仕上げ
工程16を含んでいる。
である混合圧着体の原料を混合する工程５と、必要に応
じて行われる上記混合原料を圧着して形状を付与する混
合圧着体製造工程６と、必要に応じて行われる成形前熱
処理工程７および成形工程８と、第２の部材２を製造す
る工程10と、第１の部材１と第２の部材２を仮止めする
工程11と、金属間化合物の形成温度まで加熱する熱処理
工程13と、必要に応じて実施される熱処理後の加工工程
14と、金属間化合物形成後の熱処理工程15および仕上げ
工程16を含んでいる。
第１の部材１の原料を混合する工程５においては、一
例としてガスアトマイズ法により作製した350メッシュ
以下のAl粉末と、350メッシュ以下のスポンジTi粉末を
重量分率でTi:Al＝64％:36％の割合で、Arガス置換され
た乾式ボールミルを用いて混合する。
例としてガスアトマイズ法により作製した350メッシュ
以下のAl粉末と、350メッシュ以下のスポンジTi粉末を
重量分率でTi:Al＝64％:36％の割合で、Arガス置換され
た乾式ボールミルを用いて混合する。
混合圧着体の製造工程６において、金型プレス等を用
いて、所望形状の混合圧着体（この場合、圧粉体）を得
る。なお、金型プレスの代りに、上記混合原料をパイプ
に詰め、ロータリスェージング等によって円柱形状に圧
着させるようにしてもよい。
いて、所望形状の混合圧着体（この場合、圧粉体）を得
る。なお、金型プレスの代りに、上記混合原料をパイプ
に詰め、ロータリスェージング等によって円柱形状に圧
着させるようにしてもよい。
上記工程６が終了したのち、必要に応じて例えば真空
中で行われる焼鈍等の成形前熱処理工程７を実施するこ
とにより、前記工程６で混合圧着体を製造した時の加工
歪を除去し、変形抵抗を減少させる。また、混合圧着体
の圧着面を拡散によって強固なものとし、強度を向上さ
せる。
中で行われる焼鈍等の成形前熱処理工程７を実施するこ
とにより、前記工程６で混合圧着体を製造した時の加工
歪を除去し、変形抵抗を減少させる。また、混合圧着体
の圧着面を拡散によって強固なものとし、強度を向上さ
せる。
成形前熱処理工程７は、混合体もしくは混合圧着体の
不純物成分を拡散また除去する効果もある。この熱処理
工程７は、大気中もしくは真空中、不活性ガスあるいは
酸化還元雰囲気ガス等、あるいはこれら雰囲気を組合わ
せて行われてもよい。処理温度は金属間化合物が形成さ
れる温度以下が一般的であるが、圧着面の一部に金属間
化合物ができる工程の短時間の加熱であるなら金属間化
合物が形成される温度以上であってもかまわない。Ti−
Al系の場合は200℃〜600℃の範囲が望ましい。
不純物成分を拡散また除去する効果もある。この熱処理
工程７は、大気中もしくは真空中、不活性ガスあるいは
酸化還元雰囲気ガス等、あるいはこれら雰囲気を組合わ
せて行われてもよい。処理温度は金属間化合物が形成さ
れる温度以下が一般的であるが、圧着面の一部に金属間
化合物ができる工程の短時間の加熱であるなら金属間化
合物が形成される温度以上であってもかまわない。Ti−
Al系の場合は200℃〜600℃の範囲が望ましい。
上記工程６によって得られた混合圧着体に、成形工程
８によって鍛造あるいは機械加工等を行ってもよい。但
し、前記工程６によって所望の形状が得られる場合は、
上記熱処理工程７および成形工程８を上略してもよい。
８によって鍛造あるいは機械加工等を行ってもよい。但
し、前記工程６によって所望の形状が得られる場合は、
上記熱処理工程７および成形工程８を上略してもよい。
第２の部材２の製造工程10においては、ガスアトマイ
ズ法により作製した350メッシュ以下のAl粉末と、350メ
ッシュ以下のスポンジTi粉末を重量分率でTi:Al＝64％:
36％の割合で、Arガス置換された乾式ボールミルを用い
て混合する。そののち、金型プレス等によって所望形状
の混合圧着体を得る。この混合圧着体を第１の部材と同
様の工程によって成形するようにしてもよい。
ズ法により作製した350メッシュ以下のAl粉末と、350メ
ッシュ以下のスポンジTi粉末を重量分率でTi:Al＝64％:
36％の割合で、Arガス置換された乾式ボールミルを用い
て混合する。そののち、金型プレス等によって所望形状
の混合圧着体を得る。この混合圧着体を第１の部材と同
様の工程によって成形するようにしてもよい。
なお、第２の部材２は、鍛造や鋳造、あるいは粉末冶
金法等の他の製造方法によって造られたものであっても
よい。
金法等の他の製造方法によって造られたものであっても
よい。
上記各工程を経て得られた金属間化合物形成前の第１
の部材１の材料（混合圧着体）と第２の部材２の材料
（混合圧着体）は、工程11において互いに接合部位を接
触させた状態で仮止めされる。両部材1,2を仮止めする
方法としては、例えば凹凸嵌合とか、接着剤による固
定、ろう付け等が採用されてもよい。
の部材１の材料（混合圧着体）と第２の部材２の材料
（混合圧着体）は、工程11において互いに接合部位を接
触させた状態で仮止めされる。両部材1,2を仮止めする
方法としては、例えば凹凸嵌合とか、接着剤による固
定、ろう付け等が採用されてもよい。
上記部材1,2は、熱処理工程13において図示しない加
熱装置に入れられ、金属間化合物が形成される温度（例
えば900℃）まで加熱されかつ必要に応じて加圧され
る。第１の部材１と第２の部材２の材料である前記混合
圧着体は、上記温度に加熱されることにより、自己燃焼
焼結により金属間化合物を形成すると同時に発熱し、互
いの接合界面において拡散結合することなどにより一体
化する。
熱装置に入れられ、金属間化合物が形成される温度（例
えば900℃）まで加熱されかつ必要に応じて加圧され
る。第１の部材１と第２の部材２の材料である前記混合
圧着体は、上記温度に加熱されることにより、自己燃焼
焼結により金属間化合物を形成すると同時に発熱し、互
いの接合界面において拡散結合することなどにより一体
化する。
Ti−Al系の場合は、50kg f/cm2以上に加圧するとよ
い。これ以下の圧力では、複合材の強度が極端に低下す
る。さらに高強度な複合材を得るためには、200kg f/cm
2以上に加圧するとよい。Ti−Al系の場合の熱処理温度
は400℃以上がよい。400℃以下では、処理時間が長くか
かる。
い。これ以下の圧力では、複合材の強度が極端に低下す
る。さらに高強度な複合材を得るためには、200kg f/cm
2以上に加圧するとよい。Ti−Al系の場合の熱処理温度
は400℃以上がよい。400℃以下では、処理時間が長くか
かる。
上記熱処理工程13は、大気中で行ってもよいが、不活
性ガスあるいは真空雰囲気や酸化還元雰囲気等のガスで
行えば更に好ましい結果が得られることがある。また、
これらの雰囲気を組合わせてもよい。特に局部的に加熱
する場合は、ガスアーク、金属被覆アーク溶接等の通常
の溶接に用いられる雰囲気制御が有効である。また、ろ
う付け等に用いられる溶剤やフラックス等を用いてもよ
い。
性ガスあるいは真空雰囲気や酸化還元雰囲気等のガスで
行えば更に好ましい結果が得られることがある。また、
これらの雰囲気を組合わせてもよい。特に局部的に加熱
する場合は、ガスアーク、金属被覆アーク溶接等の通常
の溶接に用いられる雰囲気制御が有効である。また、ろ
う付け等に用いられる溶剤やフラックス等を用いてもよ
い。
なお、必要がれば上記熱処理工程13の終了後に、鍛造
等の適宜の加工工程14を実施することにより、母材と接
合部の欠陥、偏析の改善、不純物の分散等を図ってもよ
い。
等の適宜の加工工程14を実施することにより、母材と接
合部の欠陥、偏析の改善、不純物の分散等を図ってもよ
い。
また、上記熱処理工程13によって金属間化合物の形成
と接合がなされた後、必要に応じて上記圧力と雰囲気を
維持した状態で複合材Ａを例えば900℃に保持し、１時
間の熱処理工程15を行ってもよい。処理温度は、金属間
化合物の固相線以下の温度域が望ましい。特に、Ti−Al
系の場合は700℃以上が望ましい。これ以下の温度では
十分な拡散が進行しない。この熱処理工程15は、大気中
で行ってもよいが、不活性ガスあるいは真空雰囲気や酸
化還元雰囲気等のガス中で行えば更に好ましい結果が得
られることがある。また、これらの雰囲気を組合わせて
もよい。材料によっては加圧しない状態でこの熱処理工
程15を実施してもよい。
と接合がなされた後、必要に応じて上記圧力と雰囲気を
維持した状態で複合材Ａを例えば900℃に保持し、１時
間の熱処理工程15を行ってもよい。処理温度は、金属間
化合物の固相線以下の温度域が望ましい。特に、Ti−Al
系の場合は700℃以上が望ましい。これ以下の温度では
十分な拡散が進行しない。この熱処理工程15は、大気中
で行ってもよいが、不活性ガスあるいは真空雰囲気や酸
化還元雰囲気等のガス中で行えば更に好ましい結果が得
られることがある。また、これらの雰囲気を組合わせて
もよい。材料によっては加圧しない状態でこの熱処理工
程15を実施してもよい。
金属間化合物形成後の熱処理工程15を行うことによっ
て、複合材Ａに含まれる空孔を更に減少させることがで
きるとともに、組織の均一化が促進され、また、接合歪
の除去、更には不純物の拡散もしくは不純物の除去が図
れる。この熱処理工程15の実施によって、結晶粒の大き
さや金属間化合物組織または析出物の調整をすることも
可能である。
て、複合材Ａに含まれる空孔を更に減少させることがで
きるとともに、組織の均一化が促進され、また、接合歪
の除去、更には不純物の拡散もしくは不純物の除去が図
れる。この熱処理工程15の実施によって、結晶粒の大き
さや金属間化合物組織または析出物の調整をすることも
可能である。
以上の一連の工程によって（TiAl＋Ti3Al）の金属間
化合物からなる第１の部材１と、同じく（TiAl＋Ti3A
l）の金属間化合物からなる第２の部材２とが完全に一
体化された複合材Ａが得られた。この複合材Ａは、母材
および接合部３に実用上問題になるような欠陥が存在せ
ず、均質であり、４点曲げ強度75kg f/mm2の良好な接合
強度を有していた。
化合物からなる第１の部材１と、同じく（TiAl＋Ti3A
l）の金属間化合物からなる第２の部材２とが完全に一
体化された複合材Ａが得られた。この複合材Ａは、母材
および接合部３に実用上問題になるような欠陥が存在せ
ず、均質であり、４点曲げ強度75kg f/mm2の良好な接合
強度を有していた。
第５図は上記複合材Ａの接合部３の顕微鏡写真であ
る。接合部の組織は母材とほぼ同じであり、接合部の判
別が困難なほど良好な接合がなされた。母材および接合
部は共に優れた耐熱性と耐酸化性を発揮し、しかも接合
強度がきわめて大きい。
る。接合部の組織は母材とほぼ同じであり、接合部の判
別が困難なほど良好な接合がなされた。母材および接合
部は共に優れた耐熱性と耐酸化性を発揮し、しかも接合
強度がきわめて大きい。
上記熱処理工程15の終了後に仕上げ工程16を行っても
よい。例えばバレル加工等によって複合材Ａの表面を滑
らかなものにする。あるいは機械加工等によって表面の
研磨を行うとか、表面傷，表面層等の除去あるいは切
断，研削加工等により形状の修正、追加を行う。また、
ショットピーニング等を行うことにより、複合材Ａの表
層部に圧縮残留応力を生じさせれば、複合材Ａの耐久性
を更に高めることができる。
よい。例えばバレル加工等によって複合材Ａの表面を滑
らかなものにする。あるいは機械加工等によって表面の
研磨を行うとか、表面傷，表面層等の除去あるいは切
断，研削加工等により形状の修正、追加を行う。また、
ショットピーニング等を行うことにより、複合材Ａの表
層部に圧縮残留応力を生じさせれば、複合材Ａの耐久性
を更に高めることができる。
この実施例のように、接合部３がバルブステムａとバ
ルブヘッドｂとの境界部に設けられている場合、外径が
軸線方向に一定の単純な形状のバルブステムａをバルブ
ヘッドｂとは別に製作することができるので製作が容易
であり、コストの低減効果が大きい。
ルブヘッドｂとの境界部に設けられている場合、外径が
軸線方向に一定の単純な形状のバルブステムａをバルブ
ヘッドｂとは別に製作することができるので製作が容易
であり、コストの低減効果が大きい。
なお、第１の部材１の材料にTi:Al＝64％:36％の混合
圧着体を用い、第２の部材２の材料にTi:Al＝37.17％:6
2.83％の混合圧着体を用いて、上記実施例と同様の製造
工程を実施したところ、金属間化合物（TiAl＋Ti3Al）
からなる第１の部材と、金属間化合物（Al3Ti）からな
る第２の部材２とが完璧に接合された複合材が得られ
た。第６図は（TiAl＋Ti3Al）とAl3Tiとの接合部を示し
ている。
圧着体を用い、第２の部材２の材料にTi:Al＝37.17％:6
2.83％の混合圧着体を用いて、上記実施例と同様の製造
工程を実施したところ、金属間化合物（TiAl＋Ti3Al）
からなる第１の部材と、金属間化合物（Al3Ti）からな
る第２の部材２とが完璧に接合された複合材が得られ
た。第６図は（TiAl＋Ti3Al）とAl3Tiとの接合部を示し
ている。
なお、第２の部材２に通常のバルブステムと同様のFe
系金属を用いてもよい。更に比強度の高いTi系金属を用
いると軽量化の効果が大きい。第７図は（TiAl＋Ti3A
l）とTi系合金との接合部の顕微鏡写真である。
系金属を用いてもよい。更に比強度の高いTi系金属を用
いると軽量化の効果が大きい。第７図は（TiAl＋Ti3A
l）とTi系合金との接合部の顕微鏡写真である。
また、第３図に示されるように、バルブステムａに、
前述したTi−Al系金属間化合物からなる第１の部材１を
用い、バルブヘッドｂにNiAl等のNi−Al系金属化合物、
またはその他の金属化合物、更にはAl2O3やSi3N4,Sic等
のセラミックスを用いてもよい。この場合、第１図に示
した実施例に比べて、耐熱および耐酸化性が向上する。
第８図は（TiAl＋Ti3Al）のNiAlの接合部の顕微鏡写真
である。第５図ないし第８図に示された組織の全てに、
拡散を伴なう接合が認められた。
前述したTi−Al系金属間化合物からなる第１の部材１を
用い、バルブヘッドｂにNiAl等のNi−Al系金属化合物、
またはその他の金属化合物、更にはAl2O3やSi3N4,Sic等
のセラミックスを用いてもよい。この場合、第１図に示
した実施例に比べて、耐熱および耐酸化性が向上する。
第８図は（TiAl＋Ti3Al）のNiAlの接合部の顕微鏡写真
である。第５図ないし第８図に示された組織の全てに、
拡散を伴なう接合が認められた。
第４図に示された実施例は、Ti−Al系金属間化合物か
らなる第１の部材１をインサート材として使用し、この
第１の部材１を介して、前述した実施例と同様の材質か
らなる第２の部材２と第３の部材４を互いに連結したも
のである。この場合、インサート材としての第１の部材
１のみにTi−Al系金属間化合物を用いてもよく、寸法精
度の高い複合材Ａが得られる。
らなる第１の部材１をインサート材として使用し、この
第１の部材１を介して、前述した実施例と同様の材質か
らなる第２の部材２と第３の部材４を互いに連結したも
のである。この場合、インサート材としての第１の部材
１のみにTi−Al系金属間化合物を用いてもよく、寸法精
度の高い複合材Ａが得られる。
第１の部材であるTi−Al系金属間化合物と接合される
第２の部材は、Ti−Al系あるいはNi−Al系等の金属間化
合物や、Fe,Fe合金、Ti,Ti合金、Al,Al合金等の金属、N
b,Ta等の高融点金属およびその合金、Si等の半金属、Ni
基耐熱合金などでもよい。また、Al2O3,Si3N4,SiC等の
セラミックスとの良好な接合が可能である。
第２の部材は、Ti−Al系あるいはNi−Al系等の金属間化
合物や、Fe,Fe合金、Ti,Ti合金、Al,Al合金等の金属、N
b,Ta等の高融点金属およびその合金、Si等の半金属、Ni
基耐熱合金などでもよい。また、Al2O3,Si3N4,SiC等の
セラミックスとの良好な接合が可能である。
そして前記いずれの実施例も、接合部において拡散を
伴なう結合がなされていることにより、高強度な接合部
を有する軽量な複合材Ａが得られ、更に、接合部に母材
より融点の低い金属相を含まないことにより、母材と同
等以上の強度と耐熱性が発揮される。
伴なう結合がなされていることにより、高強度な接合部
を有する軽量な複合材Ａが得られ、更に、接合部に母材
より融点の低い金属相を含まないことにより、母材と同
等以上の強度と耐熱性が発揮される。
前記各実施例の複合材Ａは、従来のFe系部品や、Ni基
耐熱合金等に比べて更に軽量化が図れるため、実施例で
説明したエンジン用バルブ以外の往復直線運動する部品
や、タービン部品等のような高速回転する部品等にも好
適である。特に、高温あるいは高圧、酸化雰囲気のよう
な厳しい条件下で使用される部材において優れた性能を
発揮する。また、複数の部材を接合することによって所
望形状の複合材を得るようにしているから、一体成形品
では製造が困難であるような形状の部品も容易に製造可
能である。また、必要に応じて所望部位の性質を局部的
に変化させることができる。
耐熱合金等に比べて更に軽量化が図れるため、実施例で
説明したエンジン用バルブ以外の往復直線運動する部品
や、タービン部品等のような高速回転する部品等にも好
適である。特に、高温あるいは高圧、酸化雰囲気のよう
な厳しい条件下で使用される部材において優れた性能を
発揮する。また、複数の部材を接合することによって所
望形状の複合材を得るようにしているから、一体成形品
では製造が困難であるような形状の部品も容易に製造可
能である。また、必要に応じて所望部位の性質を局部的
に変化させることができる。
［発明の効果］ 本発明によれば、第１の部材と第２の部材との間に母
材以外の元素を含有するような中間部材を用いることな
く両者が接合され、耐熱性と耐酸化性および耐摩耗性等
に優れかつ軽量なTi−Al金属間化合物を主体とする所望
形状の複合材を容易に得ることができ、しかも母材と同
等以上の優れた品質の接合部をもつ複合材が得られる。
材以外の元素を含有するような中間部材を用いることな
く両者が接合され、耐熱性と耐酸化性および耐摩耗性等
に優れかつ軽量なTi−Al金属間化合物を主体とする所望
形状の複合材を容易に得ることができ、しかも母材と同
等以上の優れた品質の接合部をもつ複合材が得られる。
第１図は本発明の一実施例を示す複合材の断面図、第２
図は第１図に示された複合材の製造工程を示す工程説明
図、第３図および第４図はそれぞれ複合材の他の例を示
すそれぞれ断面図、第５図は（TiAl＋Ti3Al）同志の接
合部の金属組織を400倍に拡大して示す顕微鏡写真、第
６図は（TiAl＋Ti3Al）とAl3Tiの接合部の金属組織を40
0倍に拡大して示す顕微鏡写真、第７図は（TiAl＋Ti3A
l）とTi系合金の接合部の金属組織を400倍に拡大して示
す顕微鏡写真、第８図は（TiAl＋Ti3Al）とNiAlの接合
部の金属組織を400倍に拡大して示す顕微鏡写真であ
る。 １……第１の部材、２……第２の部材、Ａ……複合材。
図は第１図に示された複合材の製造工程を示す工程説明
図、第３図および第４図はそれぞれ複合材の他の例を示
すそれぞれ断面図、第５図は（TiAl＋Ti3Al）同志の接
合部の金属組織を400倍に拡大して示す顕微鏡写真、第
６図は（TiAl＋Ti3Al）とAl3Tiの接合部の金属組織を40
0倍に拡大して示す顕微鏡写真、第７図は（TiAl＋Ti3A
l）とTi系合金の接合部の金属組織を400倍に拡大して示
す顕微鏡写真、第８図は（TiAl＋Ti3Al）とNiAlの接合
部の金属組織を400倍に拡大して示す顕微鏡写真であ
る。 １……第１の部材、２……第２の部材、Ａ……複合材。
Claims (5)
- 【請求項１】主としてTi−Al系金属間化合物からなる母
材としての第１の部材に、拡散を伴う接合部を介して第
２の部材が接合されかつこの接合部に上記母材および上
記第２の部材以外の元素を主成分とする金属相が含まれ
ていないことを特徴とするTi−Al系複合材。 - 【請求項２】上記接合部に母材および第２の部材以外の
元素が実質的に含まれていない請求項１記載の複合材。 - 【請求項３】主としてTi−Al系金属間化合物からなる第
１の部材に、拡散を伴う接合部を介して、主としてTi−
Al系金属間化合物からなる第２の部材が接合されている
ことを特徴とするTi−Al系複合材。 - 【請求項４】上記第１の部材と第２の部材とによって、
エンジン用バルブが構成されている請求項１または３記
載の複合材。 - 【請求項５】上記バルブは、円柱状のバルブステムと、
このバルブステムの先端側に位置するバルブヘッドとを
備えたポペットバルブであり、上記バルブステムとバル
ブヘッドとの境界部分に第１の部材と第２の部材の接合
部が設けられている請求項４記載の複合材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2232361A JP2843661B2 (ja) | 1990-09-04 | 1990-09-04 | Ｔｉ―Ａｌ系複合材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2232361A JP2843661B2 (ja) | 1990-09-04 | 1990-09-04 | Ｔｉ―Ａｌ系複合材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04118182A JPH04118182A (ja) | 1992-04-20 |
| JP2843661B2 true JP2843661B2 (ja) | 1999-01-06 |
Family
ID=16938010
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2232361A Expired - Fee Related JP2843661B2 (ja) | 1990-09-04 | 1990-09-04 | Ｔｉ―Ａｌ系複合材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2843661B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7052241B2 (en) * | 2003-08-12 | 2006-05-30 | Borgwarner Inc. | Metal injection molded turbine rotor and metal shaft connection attachment thereto |
| DE102012211494A1 (de) * | 2012-07-03 | 2014-01-09 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden eines Turbinenrads mit einem Zwischenstück |
-
1990
- 1990-09-04 JP JP2232361A patent/JP2843661B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04118182A (ja) | 1992-04-20 |
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