(57)【要約】液相線温度と固相線温度との間の差が大きい合金からつくられた鍛錬処理がされていない鋳造品の鋳造による多孔性は、該鋳造品に対し高温静水圧圧縮成形処理を行なうことによって減少する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
８〜１６重量％のＮｉ、５〜８重量％のＳｎを含み、残りはＣｕおよび付随して存在する不純物から構成される熔融した合金をターボ鋳造することによってつくられる鋳造品の特性を強化する方法において、該鋳造品に対し高温静水圧圧縮成形処理を行なうことを特徴とする方法。
【請求項２】
該鋳造品は最低の厚さの寸法が少なくとも１インチであることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
該鋳造品は鍛錬処理を受けていないことを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
予めスピノーダル分解を行なうことなく鋳造品に高温静水圧圧縮成形処理を行なうことを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項５】
予めスピノーダル分解を行なうことなく鋳造品に高温静水圧圧縮成形処理を行なうことを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項６】
最低の厚さの寸法が１インチであり、液相線温度と固相線温度との差が少なくとも１００℃の合金からつくられた鍛錬処理をしない鋳造品の性質を強化する方法において、該方法は該鋳造品に対して高温静水圧圧縮成形処理を行なうことを特徴とする方法。
【請求項７】
該鋳造品はターボ鋳造法によってつくられることを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】
該鋳造品は銅、ニッケルおよびアルミニウムから選ばれた卑金属少なくとも約９０重量％および約３〜１０重量％のベリリウムを含んで成る合金からつくられていることを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項９】
予め析出硬化を行なうことなく該鋳造品に対して高温静水圧圧縮成形処理を行なうことを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項１０】
鋳造品に対し高温静水圧圧縮成形処理を行なう際鋳造品は鍛錬処理をされていないことを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項１１】
直径が１００μよりも大きな細孔の１ｃｍ２当たりの数によって測定して鋳造品の多孔度が少なくとも５０％減少するような方法で鋳造品の高温静水圧圧縮成形処理を行なうことを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項１２】
最低の厚さの寸法が１インチの鋳造品において、該鋳造品は８〜１６重量％のＮｉおよび５〜８重量％のＳｎを含み、残りはＣｕおよび付随して存在する不純物から構成される熔融した合金をターボ鋳造し鋳造したままのインゴットをつくり、しかる後該鋳造したままのインゴットに対して高温静水圧圧縮成形処理を行なったものであることを特徴とする鋳造品。
【請求項１３】
最低の厚さの寸法が４インチであることを特徴とする請求項１２記載の鋳造品。
【請求項１４】
予めスピノーダル分解を行なわずに該鋳造品に対し高温静水圧圧縮成形処理を行なうことを特徴とする請求項１２記載の鋳造品。
【請求項１５】
鋳造品は鍛錬処理されていないことを特徴とする請求項１２記載の鋳造品。
【請求項１６】
最低の厚さの寸法が１インチであり、液相線温度と固相線温度との差が少なくとも５０℃の合金からつくられた鍛錬処理されていない鋳造品において、該鋳造品は高温静水圧圧縮成形処理を受け、高温静水圧圧縮成形処理を受けていない他の同様な鋳造品に比べ、１００μよりも大きな直径をもった細孔の１ｃｍ２当たりの数によって測定された多孔度が５０％またはそれ以下の多孔性を有することを特徴とする鋳造品。
【請求項１７】
該鋳造品は０．３〜７５重量％のベリリウムおよび銅、ニッケルおよびアルミニウムから選ばれた卑金属を含んで成る合金からつくられたことを特徴とする請求項１３記載の鋳造品。
【請求項１８】
該合金は約０．３〜３．３重量％のＢｅを含む銅合金、約０．４〜４．３重量％のＢｅを含むニッケル合金、或いは約１〜７５重量％のＢｅを含むアルミニウム合金を含んで成ることを特徴とする請求項１７記載の鋳造品。
【請求項１９】
該鋳造品は最低の厚さの寸法が少なくとも４インチであることを特徴とする請求項１７記載の鋳造品。
【請求項２０】
該鋳造品は析出硬化処理を受けていないことを特徴とする請求項１９記載の鋳造品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液相線温度と固相線温度との間に大きな差を有する合金からつくられた鋳造品に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋳造品は典型的には重大な災害が起こり得るような用途、特に使用時における失敗が予測できないような用途には使用されない。例えば、疲労特性が低いために鋳造品は典型的には航空機の構造成分をつくるのには使用されない。同様に、機械的性質が悪く破壊靭性の問題があるため、鋳造品は工業的な手工具、高速工具および軸受け用鋼材の製造には典型的には使用されない。
【０００３】
鋳造品がこれらの用途に使用されない理由の一つは、鋳造による多孔性である。鋳造による多孔性は幾つかの異なった現象から起こることができ、その中には熔融した状態から固化する際にガスが放出される現象が含まれる。これは普通「ガス多孔性」と呼ばれている。また鋳造品による多孔性は、固化の際液状の金属が固化しつつある区域に十分に流れ込むことなく液状の金属が収縮することによって生じることができる。通常これは「樹枝状晶間（ｉｎｔｅｒｄｅｎｄｒｉｔｉｃ）多孔性」または「収縮多孔性」と呼ばれている。
【０００４】
液相線温度と固相線温度の間で大きな差をもっている合金、例えばこの差が１００℃またはそれ以上の程度の合金においては、鋳造による多孔性は特に重大な問題である。「液相線温度」（ｌｉｑｕｉｄｕｓ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）という言葉は、加熱した場合にその合金が１００％液体になる温度を意味する。「固相線温度」（ｓｏｌｉｄｕｓ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）という言葉は、冷却した場合にその合金が１００％固体になる温度を意味する。このような「広い凝固範囲」をもった合金は、１００％熔融した状態から冷却して１００％固体になるまでに本質的に長い時間を要する。そのため、鋳造による多孔性の増加が起こる。何故なら、鋳造による多孔性は固化の際にだけ、即ち合金がその液相線温度と固相線温度の間で半固体状態にある間にだけ起こるからである。また、冷却時間は鋳造品の大きさに直接関係しているから、これらの合金からつくられた鋳造品の大きさが大きい場合、例えば最低の厚さの寸法が１インチまたはそれ以上の場合、収縮多孔性は特に著しくなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って本発明の一つの目的は、鋳造による多孔性が減少した合金の鋳造品を製造するための新しい技術を提供することである。
【０００６】
これに加えて、本発明の他の目的は、液相線温度と固相線温度の差が大きい合金からつくられた場合でもこのような多孔性が減少した合金の鋳造品を提供することである。
【０００７】
本発明のさらに他の目的は、そのような大きな温度差をもつ合金からつくられ、鋳造品の最低の厚さの寸法が１インチまたはそれ以上である場合でも低い多孔性をもつ改善された鋳造品を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のこれらの目的および他の目的は、鋳造品に対し高温静水圧圧縮成形（ｈｏｔ  ｉｓｏｓｔａｔｉｃ  ｐｒｅｓｓｉｎｇ（ＨＥＰ））処理を行なうことによって鋳造による多孔性を大幅に減少させることができ、場合によっては実質的に除去することができるという発見に基づいている。従って本発明によれば、鋳造品に対し高温静水圧圧縮成形処理を行なうことをことを特徴とする固相線／液相線温度の差が少なくとも５０℃の合金からつくられた鋳造品の鋳造における多孔性を減少させる新規方法が提供される。
【０００９】
また本発明によれば、固相線／液相線温度の差が少なくとも５０℃の合金からつくられ、鋳造品の最低の厚さの寸法が１インチまたはそれ以上であり、鋳造による多孔度が他の点では同一であるが高温静水圧圧縮成形処理を受けていない鋳造品の多孔度の５０％以下の新規鋳造品が提供される。
【００１０】
本発明に従えば、鋳造品に対し高温静水圧圧縮成形処理を行なうことにより、液相線温度と固相線温度との間の差が大きい合金（以後、「広い凝固範囲をもつ合金」と称する）の鋳造による多孔性は減少するかおよび／または実質的に除去される。
【００１１】
鋳造品
本発明は、塊状鋳造品および最終形状に近い鋳造品（ｎｅａｒ  ｎｅｔ  ｓｈａｐｅ  ｃａｓｔｉｎｇ）を含む任意の種類の鋳造品に適用することができる。この点に関し、「塊状鋳造品」とは製造、保存および用途の便宜のためにその大きさおよび形が指定できる一体となった合金の塊である。塊状鋳造品は、竿、棒、細片等を含む多様な種々の形で市販されている。これらの塊状の製品を最終的な形として分離した成形製品に変えるには、鋳造品の形を著しく変化させる何等かの型の実質的な成形操作が必要である。この著しい形の変化は鋳造品の一部を取り去る或る種の切断操作によって行なわれ、またこの変形は機械的な変形工程、例えば鋳造品に曲がったまたは他の不均一な、非直線的な或いは非直交的な形を賦与するための曲げ操作または鍛造操作を含むことができる。或る場合には、最終の溶液焼ナマシ段階の前または後で鋳造を行ない、塊状製品全体に亙ってその結晶構造に変化を与えることができる。
【００１２】
これに対して「最終形状に近い鋳造品」は、成形型から取り出された鋳造品の形が最終的につくられる製品と同じかまたはほぼ同じ鋳造品である。最終的な形を得るためには、湯口、ゲート、ランナーおよび押し湯の部分を取り除き鋳造品の表面のバリを除去することの他には、僅かな成形操作しか必要としない。このような僅かな成形操作には、鋳造品の胴体に孔を開けるかまたは細かい形の変更を加えるための或る種の切断操作（穿孔、鋸かけ、切削等）が含まれる。下記に説明するような鍛錬（ｗｒｏｕｇｈｔ）過程は含まれない。最終製品が小さい場合には、互いに分離した多数の最終形状に近い部分的な鋳造品から単一の最終形状に近い鋳造品をつくり、最終製品にすることができる。
【００１３】
冶金工学の専門家は「塊状鋳造品」と「最終形状に近い鋳造品」との違いを容易に理解できるであろう。
【００１４】
本発明は、主として鍛錬されていない改善された鋳造品（塊状および最終形状に近い鋳造品の両方を含む）の製造を目的としている。この点に関連して冶金学においては、合金に対し典型的には４０％程度以上の面積の縮小を伴う実質的に均一な機械的な加工（切断を伴わない変形）を行なうと、多くの合金の結晶構造が、従って性質が著しく影響を受けることが知られている。従ってこの種の大部分の合金は鍛錬（加工）した形または鋳造した（鍛練しない）形のいずれかで市販されている。例えばＫｉｒｋ  Ｏｔｈｍｅｒ，Ｃｏｎｃｉｓｅ  Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ  ｏｆ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｃｏｐｐｅｒ  Ａｌｌｏｙｓ，ｐｐ  ３１８−３２２，３ｄ．Ｅｄ．,１９８５年参照。また  ｔｈｅ  ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮ  ＤＡＴＡ  ＳＨＥＥＴ，Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｄｅｓｉｇｎａｔｏｎ  ｆｏｒ  Ｗｒｏｕｇｈｔ  ａｎｄ  Ｃａｓｔ  Ｃｏｐｐｅｒ  ａｎｄ  Ｃｏｐｐｅｒ  Ａｌｌｏｙｓ，１９９９年改訂版，ｔｈｅ  Ｃｏｐｐｅｒ  Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ出版、参照のこと。本発明は主として鍛錬しない鋳造品、即ち該鋳造品をつくっている合金の結晶構造および性質に著しい変化を起こさせるような機械的変形を加えられていない鋳造品に適用される。
【００１５】
また本発明は、以前に鍛錬処理された鋳造品、即ち既に鍛錬処理を受けた鋳造品の性質を強化するのに使用することができる。鍛錬処理は本来鋳造による多孔性を減少または除去すると共に微小構造を改善するので、この具体化例において本発明により達成される有利な効果、即ち鋳造による多孔性の減少による性質の強化はあまり大きくはない。それにも拘わらず、なお鋳造による多孔性が残留している以前に鍛錬処理を受けた鋳造品に対し高温静水圧圧縮成形処理を行なうと、その多孔性は更に減少し、その性質は少なくとも幾分改善される。
【００１６】
本発明は任意の大きさの鋳造品に適用できるが、「大きな」鋳造品、即ち最低の厚さの寸法（中空及び他の同様な製品の最低の壁厚を含む）が少なくとも１インチである鋳造品に対して実施すると特に有用である。最低の厚さの寸法が少なくとも約３インチ、特に少なくとも４または６インチのものに特に興味がある。成形型の中で金属の塊から熱を抜き取ることができる速度は特に容積対表面積の比に依存する。「大きな」鋳造品は一般に容積対表面積の比が大きいから、液相線温度から固相線温度まで大きな鋳造品を冷却するには小さい鋳造品に比べて典型的には長い時間がかかる。大きな鋳造品は長い時間を半熔融状態において費やすから、差し引きの効果として、小さい鋳造品に比べて大きな合金鋳造品を製作するのは困難になる。合金が液相線温度と固相線温度の間で半熔融状態にある時に鋳造による多孔性が起こり、従って大きな鋳造品は小さい鋳造品に比べて鋳造による多孔性が大きくなり易い。従って、液相線温度と固相線温度の差が大きい合金から「大きな」鋳造品がつくられる場合、鋳造による多孔性に寄与する両方の因子が組み合わせられるから、鋳造による多孔性は特に重大な問題となる。従って本発明は液相線温度と固相線温度の差が大きい合金から「大きな」鋳造品を製作する場合に特に適用することができる。何故ならこの場合鋳造による多孔性の問題が最も著しいからである。
【００１７】
合金
本発明は広い凝固範囲をもつ合金、即ち液相線温度と固相線温度の差が大きい合金からつくられた鋳造品に適用することができる。一般にこの温度差は少なくとも５０℃であろう。しかしこの差は１００℃またはそれ以上、さらに１５０℃またはそれ以上でさえあり得る。
【００１８】
このような多くの合金系が知られている。例としてはアルミニウム−ベリリウム、銅−ニオブ、ニッケル−ベリリウム合金等がある。
【００１９】
本発明に関連して特に有用な合金は、銅、ニッケルまたはアルミニウムを含んで成る卑金属と最高７５重量％のベリリウムとから構成されるものである。この種の好適な合金は少なくとも約９０重量％の卑金属および最高約１０重量％のＢｅを含み、或いは最高５重量％のＢｅ、さらに最高３重量％のＢｅを含んでいる場合もある。特に好適なものは、約０．３〜３．３重量％のＢｅを含む銅合金、約０．４〜４．３重量％のベリリウムを含むニッケル合金、約１〜７５重量％のＢｅを含むアルミニウム合金である。これらの合金はさらに他の元素、例えばＣｏ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｗ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｔｉその他の元素を１元素当たり通常２重量％を越えない、好ましくは１重量％を越えない量で含んでいる。これに加えて、これらの卑金属の合金の各々は追加の成分としてこれらの卑金属の他のものを含んでいることができる。例えばＣｕ−Ｂｅ合金は追加の成分としてＮｉ、Ｃｏおよび／またはＡｌをこの場合も通常３０重量％を越えない量、典型的には１５重量％を越えない量で含んでいることができる。通常このような合金はこの追加の元素を２重量％より、もっと典型的には１重量％より多くは含んでいないであろう。
【００２０】
これらの合金は一般にＨａｒｋｎｅｓｓ  ｅｔ  ａｌ．，Ｂｅｒｙｌｌｉｕｍ−Ｃｏｐｐｅｒ  ａｎｄ  Ｏｔｈｅｒ  Ｂｅｒｙｌｌｉｕｍ  Ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ  Ａｌｌｏｙｓ，Ｍｅｔａｌｓ  Ｈａｎｄｂｏｏｋ，Ｖｏｌ．２，１０ｔｈ  Ｅｄｉｔｉｏｎ，１９９３年，ＡＳＭ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏａｌ出版に記載されている。この文献は引用により本明細書に包含される。
【００２１】
この種の合金の好適な種類は、米国ニューヨーク州のＮｅｗ  ＹｏｒｋのＣｏｐｐｅｒ  Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎによって規定されているような銅を高含量で含むＣ８１０００シリーズおよびＣ８２０００シリーズの合金である。
【００２２】
本発明を実施するのに特に有用な他の種類の合金は、スピノーダル（ｓｐｉｎｏｄａｌ）合金、即ち時効硬化（ａｇｅ  ｈａｒｄｅｎｉｎｇ）の際にスピノーダル分解をする合金である。この種の特に興味深い合金はＣｕ−Ｎｉ−Ｓｎスピノーダル合金である。これらの合金は、最も工業的に重要なもので約８〜１６重量％のＮｉおよび５〜８重量％のＳｎを含み残りはＣｕ及び付随的な不純物の合金であるが、最終的な時効硬化の際にスピノーダル分解をし、強く靭性があり、良好な電気伝導性、Ｃｌ−中における耐腐蝕性、耐摩耗性およびキャビテーションによる侵食に対する抵抗性を示す合金を与える。これに加えて、これらの合金は機械加工可能、研磨可能、メッキ可能であり、良好な火花防止性および耐焼付き（ａｎｔｉ−ｇａｌｌｉｎｇ）性を示す。これらの合金は１９９５年１１月３日出願の米国特許願ＳＮ  ０８／５５２，５８２号明細書に記載されている。この特許願の開示は引用により本明細書に包含される。この種の特に好適な合金は、公称の組成が１５Ｎｉ−８Ｓｎ−Ｃｕ（１５重量％のＮｉ、８重量％のＳｎ、残りがＣｕ）および９Ｎｉ−６Ｓｎ−Ｃｕであり、これらはＣｏｐｐｅｒ  Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎの組成指示規格に基づき合金Ｃ９６９００およびＣ７２７００として通常知られているものである。ＮｉおよびＳｎの他に、これらの合金はまた公知の技術に従って種々の性質を強化するための他の元素、および付随して存在する不純物としての元素を含んでいることができる。これらの元素の例はＢ、Ｚｒ、Ｍｎ、Ｎｂ、Ｍｇ、Ｓｉ、ＴｉおよびＦｅである。
【００２３】
高温静水圧圧縮成形処理
本発明に従えば、高温静水圧圧縮成形処理は、処理すべき製品の表面に対し、その形を実質的に変えることなく或いは全体としての材料の流れを引き起こさせることなく、大きい均一な力をかけることによって行なわれる。このことは、製品に対し例えばアルゴンまたは他の不活性ガスのような高圧の流体を作用させることによって行なうことが最も容易である。液体も使用することができるが、この場合にはその液体が製品と反応しないことが望ましい。酸素のような反応成分を含む流体を避けることは、合金の酷い酸化またはそ以外に起こると思われる他の反応を防止するのに役立つ。
【００２４】
高温静水圧圧縮成形処理は任意の温度で行なうことができるが、合金の固相線温度より低い温度で行なうことが望ましい、そうしないと、合金の一部が液化し、適切に支持していないと鋳造品の形を歪ませる結果を招く恐れがある。それに加えて、不十分な圧力の下で鋳造品が再固化する際に多孔性が再び現れる可能性がある。さらにまた、この温度は合金のソルバス（ｓｏｌｖｕｓ、固相分裂）温度よりも高いことが望ましい。何故ならこれによって合金成分の均一な分布が促進されるからである。またさらにこれによって、スピノーダル分解、またはこのような変化を起こし得る合金の中で生じると思われる他の硬化現象を避けることができる。
【００２５】
高温静水圧圧縮成形処理は、鋳造による多孔性に認め得る改善が得られるのに十分な長い時間の間行なわなければならない。下記の作業実施例においては、鋳造品の多孔度は、鋳造品から切り取った試料片に対し、５０倍の倍率を用い、１００μよりも大きな直径をもつ細孔の１ｃｍ２当たりの規格化された数を決定することによって測定される。多孔度を測定する他の便利な方法も使用することができる。使用される特定の方法には無関係に、高温静水圧圧縮成形処理は、鋳造品の多孔度を認め得るほど減少させるのに十分な、好ましくは少なくとも５０％、さらに好ましくは少なくとも７５％減少させるのに十分な長い時間の間行なわなければならない。高温静水圧圧縮成形処理を行なう際、高い温度を用いてその時間を最低限度に抑制し、粒子の望ましくない生長を防止し、それと共に析離した合金成分の均一な分布を促進させることも望ましいことである。
【００２６】
多孔性を潰すのに十分高い任意の圧力を用いて高温静水圧圧縮成形処理を行なうことができる。実際問題として、これらの圧力は市販のＨＩＰ炉によって発生させることができる圧力に限定される。本発明による高温静水圧圧縮成形処理を行なうのに通常用いられる高温においては、これらの圧力は典型的には約１５，０００〜６０，０００ｐｓｉｇの範囲である。勿論これよりも高い圧力も使用することができる。
【００２７】
本発明による高温静水圧圧縮成形処理は部材の製造中の任意の時に行なうことができる。冶金学の専門家によって認められているように、鋳造用の合金から有用な製品を製造する方法は通常一つまたはそれ以上の熱処理段階を含んでおり、それには均質化、溶液焼ナマシ、および或る場合には析出硬化（ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ  ｈａｒｄｅｎｉｎｇ）の段階が含まれる。均質化段階では合金を比較的長い時間（例えば４時間ないし数日）ソルバス温度よりも高いが固相線温度よりも低い温度で加熱する。均質化の目的は、合金を鋳造する際に本来起こる元素の微小析離を除去することである。従って比較的長い時間加熱を行ない、溶質の原子が十分に動いて均一な分布が得られるようにする。急冷は迅速に或いはゆっくり行なうことができる。
【００２８】
溶液焼ナマシにおいては、やはり合金をソルバス温度と固相線温度との間の温度に加熱する。しかしこの際の主要な目的は合金成分の均一な分布をその場所で凍結させることであり、従って合金を迅速に急冷することが必要である。通常これは水による急冷によって行なわれるが、他の材料、たとえば油、冷却用のガス等を使用することもできる。通常溶液焼ナマシは、合金が既にかなり均一な元素の分布をし始めており、既に析離した可能性がある元素を再溶解させるのに必要とされる加熱が少ないことを前提としている。従って溶液焼ナマシにおける加熱時間（数分ないし１時間かそこらの程度）は通常の均質化における時間よりも普通は著しく短い。
【００２９】
析出硬化は最後の溶液焼ナマシを行なった後比較的低温に加熱した場合（上記Ｂｅ−Ｎｉ合金の場合は３１５〜７０５℃で１〜１０時間）、或る種の合金で起こり得る現象である。合金の成分の分布が十分に均一であれば、低温における加熱は細かい沈澱（上記Ｂｅ−Ｎｉ合金の場合にはベリリウム化ニッケル）の核の生成および生長を促進し、次いでこれが生成した合金の性質を強化するであろう。
【００３０】
これらの熱処理段階の他に、合金は鍛錬処理を受けることができる。即ち面積の減少に関し４０％またはそれ以上の著しい均一な機械的変形処理を受けることができる。鍛錬処理は、ソルバス温度と固相線温度の間の温度で（「熱間加工」）或いは室温のような遥かに低い温度で（「冷間加工」）行なうことができる。熱間加工は通常最初の溶液焼ナマシの前または後において、かつ最後の溶液焼ナマシの前に行なわれるが、冷間加工は通常最後の溶液焼ナマシの後で行なわれる。上記のように、鍛錬処理は、合金の形の他に合金の結晶構造と性質を著しく変化させることができる。或る例では冷間加工も次に行なわれる析出硬化処理の効果を強化することができる。
【００３１】
本発明の高温静水圧圧縮成形処理は、部材の製造中任意の時に行なうことができる。即ち、高温静水圧圧縮成形処理は均質化の前後、および最後の溶液焼ナマシの前後において行なうことができる。最後の溶液焼ナマシの前で鋳造品に対して鍛錬処理を行なう場合には、鍛錬処理の前または後で高温静水圧圧縮成形処理を行なうことができる。析出硬化を行なう合金では、高温静水圧圧縮成形処理は析出硬化の前に行なうことが好ましい。
【００３２】
しかし本発明の好適具体化例においては、高温静水圧圧縮成形処理は均質化および／または溶液焼ナマシ工程と組み合わせて或いはその一部として行なわれる。本発明の高温静水圧圧縮成形処理に対して用いられる温度は均質化および溶液焼ナマシに対して用いられる温度と同じであること、即ち固相線温度とソルバス温度との間であることが好ましいから、高温静水圧圧縮成形処理はこれらの熱処理段階と同時に行なうことができる。
【００３３】
ターボ鋳造したスピノーダル合金の高温静水圧圧縮成形処理
本発明の特に有利な応用は、１９９５年１１月３日出願の米国特許願ＳＮ  ０８／５５２，５８２号記載の方法でつくられた、連続的に鋳造しスピノーダル的に硬化させたＣｕ−Ｎｉ−Ｓｎの大きなインゴットの高温静水圧圧縮成形処理である。
【００３４】
該特許願に記載されたＣｕ−Ｎｉ−Ｓｎ合金に対し良好なスピノーダル分解を行なうためには、時効硬化を行なった際にこの合金が比較的細かい均一な粒子構造をもっていることが必要である。従来の技術では、この強化された粒子の構造は時効硬化を行なう前の鋳造したままのインゴットに対し著しい機械的変形を行なう（鍛錬処理）ことによって達成された。しかし鍛錬処理は、鍛錬処理の装置の大きさおよび価格に実用的な制限があるために、製造できる製品の大きさおよび複雑さが制限される。米国特許願ＳＮ  ０８／５５２，５８２号記載の技術においては、液体の合金が固化して固体になる区域において擾乱が発生するような方法で、熔融した合金を連続鋳造用のダイス型の中に導入する（以後、「ターボ鋳造（ｔｕｒｂｏｃａｓｔｉｎｇ）」と呼ぶ）。その結果鍛錬処理を行なわない鋳造したままのインゴットの中で比較的細かい均一な粒子構造が得られ、従って時効硬化の前に別途鍛錬処理を行なう必要がなくなる。従って、時効硬化の前における鍛錬処理による制限がなくなるから、大きさが大きくおよび／またはより複雑な形をした良好なスピノーダル特性をもった最終製品を得ることができる。
【００３５】
本発明の特に好適な具体化例においては、該特許願明細書記載のターボ鋳造法によってつくられた大きさが大きく、最終形状に近いＣｕ−Ｎｉ−Ｓｎ鋳造品（即ちインゴットまたはインゴットの部分）に対し、好ましくはスピノーダル分解を行なう前に、高温静水圧圧縮成形処理を行なう。これによって以前よりも大きさが大きくおよび／または複雑さが増しているばかりではなく、良好な性質さえもった良好なスピノーダル特性の最終製品を得ることができる。即ち、本発明の方法を採用すれば、最低の厚さの寸法（中空部材の場合には最低の壁厚）が少なくとも３／８インチ、もっと典型的には少なくとも１インチ、さらに典型的には４インチまたはそれ以上でさえあり、且つさらに良好な性質をもった最終形状に近い部材をつくることができる。
【実施例】
【００３６】
本発明をさらに詳細に説明するために下記に作業実施例を示す。これらの実施例においては下記表１記載の合金を使用した。
【００３７】
【表１】
2004524974.tif 000002
【００３８】
実施例１〜４
米国特許願ＳＮ  ０８／５５２，５８２号記載のターボ鋳造法を用い、熔融した合金Ｉを連続的に鋳造して公称直径２４インチの中身の詰まった円筒形のインゴットを３個つくった。次にこれらのインゴットを切断して円形の板にし、次にこれに対して圧力１５，０００ｐｓｉｇ、温度１４７５〜１５５０°Ｆにおいて本発明に従って高温静水圧圧縮成形処理を行ない、その後７００°Ｆで６時間加熱し、ＨＲＣが２６〜３２になるまでスピノーダル的に硬化させた。これらの板に対して高温静水圧圧縮成形処理を行なう前および後において板の表面に沿って種々の半径方向の位置で顕微鏡検査を行ない、直径１００μより大きな細孔の数を記録した。
【００３９】
得られた結果を下記表２に示す。
【００４０】
【表２】
2004524974.tif 000003
【００４１】
表２から分かるように、ターボ鋳造したインゴットに本発明に従って高温静水圧圧縮成形処理を行なうと鋳造による多孔性は減少する。
実施例５および６および対照例Ａ
米国特許願ＳＮ  ０８／５５２，５８２号記載のターボ鋳造法を用いて熔融した合金ＩＩを連続的に鋳造し、外径が５．５インチ、壁厚が１．３７５インチの中空の円筒形のインゴットをつくった。次に長さ２２インチの鋳造したままのインゴットの右側の部分に対して圧力１５，０００ｐｓｉｇ、温度１４７５〜１５５０°Ｆで４時間、本発明による高温静水圧圧縮成形処理を行なった。次に、この部分を７４０°Ｆに３時間加熱することによりかたさＨＲＣが３２〜３５になるまでスピノーダル的に硬化させた。最後に、この部分に対しＡＳＴＭ  Ｅ４６６の「金属材料の一定振幅の軸方向の疲労試験に対する標準的実施方法」による疲労試験を行なった。比較のために高温静水圧圧縮成形処理を行なわなかった部分に対しても試験を行なった。
【００４２】
得られた結果を下記表３に示す。
【００４３】
【表３】
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【００４４】
表３から分かるように、高温静水圧圧縮成形処理は、このような処理を受けなかったインゴットに比べ、これらのインゴットの回転ビーム疲労特性（ｒｏｔａｔｉｎｇ  ｂｅａｍ  ｆａｔｉｇｕｅ）は著しく増強される。
【００４５】
以上上記においては本発明の僅かな具体化例しか説明されていないが、本発明の精神および範囲を逸脱することなく多くの変形を行ない得ることは理解されるであろう。すべてのこのような変形は本発明の範囲内に含まれ、本発明は添付特許請求の範囲だけに限定されるものとする。
【国際公開パンフレット】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年4月22日(2003.4.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボ鋳造法によって製造され、最低の厚さの寸法が１インチであり液相線温度と固相線温度との差が少なくとも５０℃の合金からつくられた鍛錬処理をしていない鋳造品の性質を強化する方法において、該方法は該鋳造品に対して高温静水圧圧縮成形処理を行なうことを特徴とする方法。
【請求項２】
合金はスピノーダル分解を行なうことができ、８〜１６重量％のＮｉ、および５〜８重量％のＳｎを含み、残りはＣｕおよび付随して存在する不純物から構成されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
予めスピノーダル分解を行なうことなく鋳造品に高温静水圧圧縮成形処理を行なうことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
該鋳造品は銅、ニッケルおよびアルミニウムから選ばれた卑金属少なくとも約９０重量％および約３〜１０重量％のベリリウムを含んで成る合金からつくられていることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
予め析出硬化を行なうことなく該鋳造品に対して高温静水圧圧縮成形処理を行なうことを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
直径が１００μよりも大きな細孔の１ｃｍ２当たりの数によって測定して鋳造品の多孔度が少なくとも５０％減少するような方法で鋳造品の高温静水圧圧縮成形処理を行なうことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項７】
合金は液相線温度と固相線温度との差が少なくとも１００℃であることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項８】
合金はスピノーダル分解を行なうことができ、８〜１６重量％のＮｉ、および５〜８重量％のＳｎを含み、残りはＣｕおよび付随して存在する不純物から構成されることを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項９】
最低の厚さの寸法が１インチの鋳造品において、該鋳造品は熔融したスピノーダル合金をターボ鋳造して鋳造したままのインゴットをつくり、しかる後該鋳造したままのインゴットに対して高温静水圧圧縮成形処理を行なうことによりつくられ、該合金は液相線温度と固相線温度との差が少なくとも５０℃であり、８〜１６重量％のＮｉおよび５〜８重量％のＳｎを含み、残りはＣｕおよび付随して存在する不純物から構成されていることを特徴とする鋳造品。
【請求項１０】
最低の厚さの寸法が４インチであることを特徴とする請求項９記載の鋳造品。
【請求項１１】
予めスピノーダル分解を行なわずに該鋳造品に対し高温静水圧圧縮成形処理を行なうことを特徴とする請求項９記載の鋳造品。
【請求項１２】
鋳造品は鍛錬処理されていないことを特徴とする請求項９記載の鋳造品。
【請求項１３】
最低の厚さの寸法が１インチであり、液相線温度と固相線温度との差が少なくとも５０℃の合金をターボ鋳造することによりつくられた鍛錬処理されていない鋳造品において、該鋳造品は高温静水圧圧縮成形処理を受け、高温静水圧圧縮成形処理を受けていない他の同様な鋳造品に比べ、１００μよりも大きな直径をもった細孔の１ｃｍ２当たりの数によって測定された多孔度が５０％またはそれ以下の多孔性を有することを特徴とする鋳造品。
【請求項１４】
該鋳造品は０．３〜７５重量％のベリリウム、および銅、ニッケルおよびアルミニウムから選ばれた卑金属を含んで成る合金からつくられたことを特徴とする請求項１３記載の鋳造品。
【請求項１５】
該合金は約０．３〜３．３重量％のＢｅを含む銅合金、約０．４〜４．３重量％のＢｅを含むニッケル合金、或いは約１〜７５重量％のＢｅを含むアルミニウム合金を含んで成ることを特徴とする請求項１３記載の鋳造品。
【請求項１６】
該鋳造品は最低の厚さの寸法が少なくとも４インチであることを特徴とする請求項１３記載の鋳造品。
【請求項１７】
該鋳造品は析出硬化処理を受けていないことを特徴とする請求項１６記載の鋳造品。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】追加
【補正の内容】
【図１】
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【国際調査報告】
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