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公開番号2025056412
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-08
出願番号2023165869
出願日2023-09-27
発明の名称チタン合金成形体の製造方法
出願人三菱重工業株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類B22F 10/64 20210101AFI20250401BHJP(鋳造;粉末冶金)
要約【課題】コスト上昇を抑えつつ、疲労強度と機械的強度との双方を確保する。
【解決手段】チタン合金成形体の製造方法は、チタン合金からなる金属粉末を用い、積層造形法により一次金属成形体を形成する工程と、一次金属成形体の表面を、機械加工により予め定められた寸法以上の厚さで除去し、二次金属成形体を得る工程と、二次金属成形体に対し、800℃以上890℃以下の温度域で、HIP(Hot Isostatic Pressing)処理を施す工程と、を含む。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
チタン合金からなる金属粉末を用い、積層造形法により一次金属成形体を形成する工程と、
前記一次金属成形体の表面を、機械加工により予め定められた寸法以上の厚さで除去し、二次金属成形体を得る工程と、
前記二次金属成形体に対し、８００℃以上８９０℃以下の温度域で、ＨＩＰ（ＨｏｔＩｓｏｓｔａｔｉｃＰｒｅｓｓｉｎｇ）処理を施す工程と、を含む、
チタン合金成形体の製造方法。
続きを表示（約 550 文字）【請求項２】
前記二次金属成形体を得る工程では、前記一次金属成形体の表面を、０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の厚さで除去する、
請求項１に記載のチタン合金成形体の製造方法。
【請求項３】
前記ＨＩＰ処理を施す工程では、
８３０℃以上８７０℃以下の温度域で、ＨＩＰ処理を施す、
請求項１又は２に記載のチタン合金成形体の製造方法。
【請求項４】
前記一次金属成形体を形成する工程では、
９９．８％以上の相対密度を有する前記一次金属成形体を形成する、
請求項１又は２に記載のチタン合金成形体の製造方法。
【請求項５】
前記一次金属成形体を形成する工程では、
電子ビーム粉末床溶融結合法を用い、前記一次金属成形体を形成する、
請求項１又は２に記載のチタン合金成形体の製造方法。
【請求項６】
前記一次金属成形体を形成する工程では、
前記チタン合金として、チタン（Ｔｉ）を主合金とし、アルミニウム（Ａｌ）：５．５～６．７５質量％、バナジウム（Ｖ）；３．５～４．５質量％、を少なくとも含む、Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ合金を用いる、
請求項１又は２に記載のチタン合金成形体の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、チタン合金成形体の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
チタン（Ｔｉ）を主合金としたチタン合金粉末を用い、金属粉末積層造形法により、所望形状を有する積層造形体を形成する構成が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
また、鋳造品、焼結体等における金属成形品の内部欠陥を除去するため手法として、ＨＩＰ（ＨｏｔＩｓｏｓｔａｔｉｃＰｒｅｓｓｉｎｇ）処理が知られている（例えば特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１９－７３７６０号公報
特開２０１６－１１２５８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、チタン合金粉末を用い、金属粉末積層造形法により形成した積層造形体に対し、ＨＩＰ処理を施した場合、内部欠陥を除去することで、積層造形体の疲労強度が高まるものの、引張強度等の機械的強度が低下してしまうことを、本発明者らは見出した。機械強度の低下は、内部欠陥を除去する効果を十分に得るため、ＨＩＰ処理の温度を、例えば９００℃以上の高温域で行った結果、積層造形体を形成する金属結晶粒が粗大化してしまうことによるものと思われる。
一方、ＨＩＰ処理の温度を下げると、金属結晶粒の粗大化が抑えられるものの、内部欠陥の除去効果が低下してしまう。
【０００５】
これに対し、ＨＩＰ処理の温度を下げつつ、ＨＩＰ処理時の圧力を高めれば、内部欠陥の除去効果を確保しつつ、金属結晶粒の粗大化を抑えることが期待できる。しかしながら、ＨＩＰ処理時の圧力を高めるには、ＨＩＰ処理を行う処理装置の耐圧性を高める必要があり、処理装置のコスト上昇に繋がる。
【０００６】
本開示は、上記課題を解決するためになされたものであって、コスト上昇を抑えつつ、疲労強度と機械的強度との双方を確保することができるチタン合金成形体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本開示に係るチタン合金成形体の製造方法は、チタン合金からなる金属粉末を用い、積層造形法により一次金属成形体を形成する工程と、前記一次金属成形体の表面を、機械加工により予め定められた寸法以上の厚さで除去し、二次金属成形体を得る工程と、前記二次金属成形体に対し、８００℃以上８９０℃以下の温度域で、ＨＩＰ（ＨｏｔＩｓｏｓｔａｔｉｃＰｒｅｓｓｉｎｇ：等方静水圧熱処理）処理を施す工程と、を含む。
【発明の効果】
【０００８】
本開示のチタン合金成形体の製造方法によれば、コスト上昇を抑えつつ、疲労強度と機械的強度との双方を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本開示の実施形態に係るチタン合金成形体の製造方法の手順を示すフローチャートである。
積層造形法により一次金属成形体を形成する工程を示す模式図である。
一次金属成形体の表面を除去し、二次金属成形体を得る工程を示す模式図である。
ＨＩＰ処理前の試験片のＸ線ＣＴ検査結果から得た、欠陥の分布を示す。
試験片のＸ線ＣＴ検査結果における、欠陥の発生位置の分布を示す図である。
ＨＩＰ処理後の試験片の相対密度を示す図である。
試験片のＸ線ＣＴ検査結果を示す図である。
ＨＩＰ処理後の試験片のＥＢＳＤ測定結果およびＦＥ－ＳＥＭ観察結果を示す図である。
α相の平均ラス幅と、ＨＩＰ処理温度との関係を示す図である。
表面を除去していない試験片における疲労試験の結果を示す図である。
表面を除去した試験片における疲労試験の結果を示す図である。
表面を除去する厚さを異ならせた試験片における疲労試験の結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して、本開示によるチタン合金成形体の製造方法を実施するための形態を説明する。しかし、本開示はこの実施形態のみに限定されるものではない。
（チタン合金成形体の製造方法の手順）
図１に示すように、チタン合金成形体の製造方法は、積層造形法により一次金属成形体を形成する工程Ｓ１と、一次金属成形体の表面を除去し、二次金属成形体を得る工程Ｓ２と、二次金属成形体に対し、ＨＩＰ処理を施す工程Ｓ３と、を含む。
（【００１１】以降は省略されています）

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