Studies on high efficiency sintering of Ti-6Al-4V powder

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本研究ではAl元素のチタン合金粉末（Ti-6Al-4V）への高温での拡散挙動およびチタン合金粉末の合体、結晶粒成長の抑制効果を解明すると共に、実証実験によりチタン合金（Ti-6Al-4V）の粉末焼結の短時間化、低コスト化に向けた焼結プロセスの確立を目的とする。2022年度は前年度までと同じ大阪チタニウムテクノロジーズ社製TILOP64粉末（Ti-6Al-4V合金）およびCPT粉末（純チタン粉末）を供試材として使用し、（１）室温での圧粉成型において密度の向上（空隙率の減少）と（２）1000℃前後の２相域（α＋β域）、β単相域での大気雰囲気での高温焼結について検討した。（１）圧粉体密度向上についてはCPT粉末（純チタン粉末）、純Al粉末6%添加、室温、600MPaでの空隙率を約12%が得られ、同一条件下での昨年度の約22%よりも大きく向上することが可能になった。TILOP64粉末（Ti-6Al-4V合金）については室温、600MPaで純Al粉末添加量をパラメータにして実験を行った結果、純Al粉末13%の添加で空隙率が20%以下となり良好な圧粉成形体の作製に成功した。また、金型の荷重伝達を工夫することで密度だけでなく再現性とプロセス時間の短縮も実現できた。（２）大気雰囲気での高温焼結は室温で作製した圧粉成形体を純チタンカプセルに加圧封入する方法に成功したが、より簡便なガラス系潤滑材で被覆し大気遮断する方法では加熱中の酸化が防止できなかった。Al元素の拡散挙動についてはSEM/EPMAにより焼結体の断面観察を行い、チタン粉末の粒界でのみ拡散反応が起きており、チタン粉末を覆うように金属間化合物が生成することが確認された。