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Ti-Al-Si系合金の製造方法 コモンズ

国内特許コード P010000004
整理番号 83
掲載日 2002年9月30日
出願番号 特願平10-183979
公開番号 特開2000-017359
登録番号 特許第3054696号
出願日 平成10年6月30日(1998.6.30)
公開日 平成12年1月18日(2000.1.18)
登録日 平成12年4月14日(2000.4.14)
発明者
  • 山口 正治
  • 乾 晴行
  • デイビッド レイ ジョンソン
出願人
  • 国立大学法人京都大学
発明の名称 Ti-Al-Si系合金の製造方法 コモンズ
発明の概要 主にTiAlおよびTi3Al の金属間化合物と微細に分散するTi5Si3とから成る、Ti-Al-Si系合金およびその製造方法に関する発明である。このTi-Al-Si系合金は、ジェットエンジンおよび陸上タービンのコンプレッサー並びにタービンのブレードおよびベーンの他、自動車エンジンの排気バルブおよびピストンや、ロケット、超音速航空機および宇宙航空機のエンジン並びに耐熱構造材、さらにはボイラーの耐熱管並びに耐熱構造材など、新しい軽量耐熱材料としての用途が期待される。この発明は、Siを1at%以上で含有するTi-Al-Si基合金のラメラ界面が凝固方向に沿って配向した単結晶を育成し、その単結晶中に分散する針状あるいは板状のチタンシリサイドを微細化すると共に、ラメラ界面に平行に配向させる、一方向凝固技術を確立することによって、優れた常温延性および高温強度特性を併せ持つTi-Al-Si系合金を提供するものである。
従来技術、競合技術の概要 ガスタービン用単結晶ブレードおよびベーンについて、Ni基超合金の一方向凝固技術がよく知られている。この一方向凝固単結晶材は、優れたクリープ強度を有する。近年、この一方向凝固単結晶技術を、主にTiAlおよびTi3Al の金属間化合物から成るTi-Al系合金についても適用することが検討されている。すなわち、このようなTi-Al系合金では、Ni基超合金と同様に一方向凝固による単結晶化を、単純な手法で実現するのは不可能であり、予めラメラ方位に制御した種結晶を用いることが必須になる。この種結晶を用いた一方向凝固によって、Ti-Al系合金の単結晶材を育成することが可能である。ところが、Ti-Al系合金に、種結晶を用いる一方向凝固による単結晶化を所期してSiを添加した組成、とりわけSiを1at%以上含有する組成においては、粗大なチタンシリサイドが生成、そして分散するために、常温延性が著しく低下する不利がある。ここで、Siの増加と共に常温延性が低下するのは、Siの増加と共にチタンシリサイドが粗大化することが原因である。従って、Siを1at%以上で含有するTi-Al-Si系合金では、生成するチタンシリサイドを単結晶の成長方向に配向させつつ微細化することが実現されれば、常温延性と高温クリープ特性とを両立させることが可能であるが、未だ実現されていなかった。
産業上の利用分野 単結晶状Ti-Al-Si基合金の一方向凝固技術によるTi-Al-Si系合金およびその製造方法
特許請求の範囲 【請求項1】 Al:43at%以上およびSi:1at%以上を、Al+Si:47at%以下の下に含み、さらにCr、Mo、W、V、Nb、Ta、MnおよびReから選ばれる1種または2種以上を合計で1.0 ~ 5.0at%含有し、残部がTiおよび不可避不純物の成分組成を有し、凝固方向へ延びるラメラ界面に沿って微細なチタンシリサイドが析出した組織から成ることを特徴とする単結晶状Ti-Al-Si系合金。
『各成分の数値を補充して下さい』

【請求項2】 Al:43at%以上およびSi:1at%以上を、Al+Si:47at%以下の下に含み、さらにCr、Mo、W、V、Nb、Ta、MnおよびReから選ばれる1種または2種以上を合計で1.0 ~ 5.0at%、並びにB、C、NおよびREM から選ばれる1種または2種以上を合計で0.05~ 1.0at%、含有し、残部がTiおよび不可避不純物の成分組成を有し、凝固方向へ延びるラメラ界面に沿って微細なチタンシリサイドが析出した組織から成ることを特徴とする単結晶状Ti-Al-Si系合金。

【請求項3】 Al:43at%以上およびSi:1at%以上を、Al+Si:47at%以下の下に含み、さらにCr、Mo、W、V、Nb、Ta、MnおよびReから選ばれる1種または2種以上を合計で1.0 ~ 5.0at%含有するTi溶湯を、種結晶を用いて一方向凝固させて得た単結晶材について、α相単相領域にて加熱し、その後徐冷することを特徴とする単結晶状Ti-Al-Si系合金の製造方法。

【請求項4】 Al:43at%以上およびSi:1at%以上を、Al+Si:47at%以下の下に含み、さらにCr、Mo、W、V、Nb、Ta、MnおよびReから選ばれる1種または2種以上を合計で1.0 ~ 5.0at%、並びにB、C、NおよびREM から選ばれる1種または2種以上を合計で0.05~ 1.0at%、含有するTi溶湯を、種結晶を用いて一方向凝固させることを特徴とする単結晶状Ti-Al-Si系合金の製造方法。
産業区分
  • 合金
  • 冶金、熱処理
  • 処理操作
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 権利存続中
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