JP2006009062A - チタンアルミ金属間化合物製精密機械装置用部材の製造方法及び精密機械装置用部材 - Google Patents
チタンアルミ金属間化合物製精密機械装置用部材の製造方法及び精密機械装置用部材 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】質量%でAlを30〜45%と残部をTi、Alを30〜45%とCrを0.5〜5%と残部をTi、あるいはAlを30〜45%とNbを0.5〜8%と残部をTi、のうちのいずれか1つの割合に混合粉末を調製し、混合粉末を相対密度が70%以上の圧粉体に冷間加圧成形し、圧粉体を鋼製カプセルに充填し、真空脱気した後、660℃〜1000℃の温度且つ50MPa〜200MPaの圧力下で相対密度が100%の成形体にHIP処理し、鋼製カプセルを除去した後の成形体を不活性雰囲気下で1100℃以上1350℃以下の温度に加熱してチタンアルミ金属間化合物の複合組織とする合金化処理を行い、合金化処理後の成形体に仕上げ加工を施す。
【選択図】図1
Description
Ti、Al粉末および、またはCr、Nbを含有したAl合金を表1の1〜11に示す各々の組成となるよう配合し、回転ミルにて2時間混合した。
この混合粉末をゴムラバー容器に充填して、冷間静水圧加圧装置(CIP)を用いて、150MPaの圧力下に30分間維持して圧粉した。これによって理論密度に対する相対密度が92%である直径50×200mmの円柱形状の圧粉成形体を得た。
この圧粉成形体を脱気管付きの鋼製カプセルに充填し、内部を1×10−4torr以下に真空脱気し、最高500℃まで加熱し、圧粉体内の付着ガスを放出した。
この鋼製カプセルをTIG溶接にて封入し後、加熱温度800℃、圧力150MPa、保持時間2時間のHIP処理を行った。この過程で、島状のTi粒子部とその周囲をAl粉末またはAl合金粉末が溶融し、Tiと反応したことにより生成されたチタンアルミ金属間化合物との複合組織を得た。この時のチタンアルミ金属間化合物はTi、AlまたはTi、Al、CrまたはNbからなり、その組成は配合組成に比べAlリッチなものとなっている。
HIP処理後に鋼カプセルを機械加工により除去し、前記の複合組織の島状Ti部をチタンアルミ金属間化合物とするための次の(6)項に示す合金化熱処理において、Tiと鋼カプセルを構成する鉄との反応溶融を発生させないようにした。
鋼カプセルを除去したHIP処理後の素材を10−3torrまで脱気の後、Ar置換した不雰囲気中で1100℃以上1350℃以下の温度で2時間の熱処理を施した。この結果、HIP焼結後に生成された、島状のTi粒子部とその周囲をAl粉末またはAl合金粉末が溶融し、Tiと反応したことにより生成されたチタンアルミ金属間化合物との複合組織であり、チタンアルミ金属間化合物はTi、AlまたはTi、Al、CrまたはNbからなり、その組成は配合組成に比べ、Alリッチなものとなっている組織は、熱処理時の固相反応により、Ti3Al、TiAl、TiAl2、TiAl3またはTi3Al、TiAl、TiAl2、TiAl3組成に添加元素としてのCr、Nbを含有するチタンアルミ金属間化合物として得られた。
このような特性を有する素材は、通常の機械加工が可能で、上記によって合金化した素材を旋盤、フライス、マシニングなどの汎用加工設備にて半導体製造装置ならびに産業用ロボットの支持アームとして加工することで部品として供給できる。
粒状のスポンジTi、粒状のAlおよびブリケット状のCr、Nbを表1の実施例12〜15に示す組成となるよう配合し、これらの原料を真空容器内に設置された銅製のハース上に積層する。この真空容器内を10−5torrまで真空排気した後、内部をAr置換してハース内でプラズマ溶解と凝固を行う。
ハースの溝形状に溶解、凝固された棒状インゴットをプラズマにて再溶解し、溶滴を直径50mm、長さ200mmとなるよう金型内に落下させ除々に凝固させる。この結果、均一組成のチタンアルミ金属間化合物の素材が得られる。
インゴットは、10−3torrまで脱気の後にAr置換した不雰囲気中で1100℃以上1350℃以下の温度で2時間の熱処理を施した。この結果、インゴットの凝固歪みを開放するとともに、界面の固相拡散を促進することによりTi3Al、TiAl、TiAl2、TiAl3またはTi3Al、TiAl、TiAl2、TiAl3組成に添加元素としてのCr、Nbを含有するチタンアルミ金属間化合物が得られた。
このような特性を有するインゴットは、通常の機械加工が可能で、上記によって合金化したインゴットを旋盤、フライス、マシニングなどの汎用加工設備にて半導体製造装置ならびに産業用ロボットの支持アームとして加工することで部品として供給できる。
Claims (3)
- 質量%でAlを30〜45%と残部をTi、Alを30〜45%とCrを0.5〜5%と残部をTi、あるいはAlを30〜45%とNbを0.5〜8%と残部をTi、のうちのいずれか1つの割合に混合粉末を調製し、
調整後の混合粉末を相対密度が70%以上の圧粉体に冷間加圧成形し、
冷間加圧成形により得られた70%以上の圧粉体を鋼製カプセルに充填し、真空脱気した後、660℃〜1000℃の温度且つ50MPa〜200MPaの圧力下で相対密度が100%の成形体にHIP処理し、
HIP処理後、鋼製カプセルを除去した後の成形体を不活性雰囲気下で1100℃以上1350℃以下の温度に加熱してチタンアルミ金属間化合物の複合組織とする合金化処理を行い、
合金化処理後の成形体に仕上げ加工を施すチタンアルミ金属間化合物製精密機械装置用部材の製造方法。 - 質量%でAlを30〜45%と残部をTi、Alを30〜45%とCrを0.5〜5%と残部をTi、あるいはAlを30〜45%とNbを0.5〜8%と残部をTi、のうちのいずれか1つの割合に混合原料を調製し、
調製後の混合原料を真空中、あるいは不活性雰囲気中にて溶解、鋳造によってインゴットを製造し、
インゴットを不活性雰囲気下で1000℃以上、1350℃以下の温度で熱処理してチタンアルミ金属間化合物の複合組織とする合金化処理を行い、
合金化処理後の成形体に仕上げ加工を施すチタンアルミ金属間化合物製精密機械装置用部材の製造方法。 - チタンアルミ金属間化合物の組成が質量%で、Alを30〜45%と残部をTi、Alを30〜45%とCrを0.5〜5%と残部をTi、あるいはAlを30〜45%とNbを0.5〜8%と残部をTi、のうちのいずれか1つの割合とし、且つ、チタンアルミ金属間化合物の複合組織がTi3AlとTiAlとAITi2とAlTi3の少なくとも1種を主体とする金属間化合物からなり、且つ当該部材の弾性係数が150,000MPa〜220,000MPaを有する金属間化合物製精密機械装置用部材。
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