CN105834413B

CN105834413B - 粉末冶金用金属粉末、复合物、造粒粉末以及烧结体

Info

Publication number: CN105834413B
Application number: CN201610037413.6A
Authority: CN
Inventors: 中村英文
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2015-01-29
Filing date: 2016-01-20
Publication date: 2020-03-17
Anticipated expiration: 2036-01-20
Also published as: US20160222496A1; CN105834413A; JP6319121B2; JP2016141820A; EP3050985B1; EP3050985A1

Abstract

本发明提供粉末冶金用金属粉末、复合物、造粒粉末以及烧结体。本发明的粉末冶金用金属粉末，其特征在于，具有粒子，在粒子中，Fe为主成分，并且，含有10质量％～30质量％的Cr，含有0.1质量％～2质量％的C，含有0.2质量％～1.5质量％的Si，在将选自由Ti、V、Y、Zr、Nb、Hf以及Ta所组成的组中的一种元素设为第一元素，将选自所述组中的在元素周期表中的族大于第一元素的一种元素、或者选自所述组中的在元素周期表中的族与第一元素相同且元素周期表中的周期大于第一元素的一种元素作为第二元素时，所述粒子中还含有0.01质量％～0.5质量％的第一元素，并含有0.01质量％～0.5质量％的第二元素，并且，粒子的截面中的结晶的个数平均为1个以上5个以下。

Description

粉末冶金用金属粉末、复合物、造粒粉末以及烧结体

技术领域

本发明涉及粉末冶金用金属粉末、复合物、造粒粉末以及烧结体。

背景技术

在粉末冶金法中，将含有金属粉末和粘合剂的组合物成形为期望的形状而获得成形体之后，对成形体进行脱脂、烧结，从而制造烧结体。在这样的烧结体的制造过程中，在金属粉末的粒子彼此之间产生原子的扩散现象，由此，成形体逐渐地致密化，从而达到烧结。

例如，在专利文献1中，提出了一种这样的粉末冶金用金属粉末，其含有Zr和Si，其余部分由选自由Fe、Co及Ni组成的组中的至少一种和不可避免元素构成。根据这种粉末冶金用金属粉末，通过Zr的作用，烧结性提高，能够容易地制造高密度的烧结体。

近年来，这样获得的烧结体正在被广泛地应用于各种机械部件、结构件等。

可是，根据烧结体的用途不同，有时还需要更进一步的致密化。在这种情况下，虽然通过对烧结体再进行热等静压处理(HIP处理)这样的附加处理而谋求高密度化，但是，导致工作量大幅增加，同时不可避免地高成本化。

因此，对于不实施附加处理等即可制造高密度烧结体的金属粉末的实现，期待正在不断地提高。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-87416号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

本发明的目的在于，提供能制造高密度烧结体的粉末冶金用金属粉末、复合物和造粒粉末、以及高密度烧结体。

用于解决技术问题的方案

上述目的通过下述的本发明而达到：

本发明的粉末冶金用金属粉末，其特征在于，具有粒子，所述粒子含有Fe作为主成分，并且，以按质量计10％以上30％以下的比例含有Cr；以按质量计0.1％以上2％以下的比例含有C；以及以按质量计0.2％以上1.5％以下的比例含有Si，在将选自由Ti、V、Y、Zr、Nb、Hf以及Ta所组成的组中的一种元素设为第一元素，将选自所述组中的在元素周期表中的族大于所述第一元素的一种元素、或者选自所述组中的在元素周期表中的族与所述第一元素相同且元素周期表中的周期大于所述第一元素的一种元素设为第二元素时，所述粒子还以按质量计0.01％以上0.5％以下的比例含有所述第一元素；以及以按质量计0.01％以上0.5％以下的比例含有所述第二元素，其中，所述粒子的截面中的结晶的个数平均为1个以上5个以下。

由此，可获得能制造高密度烧结体的粉末冶金用金属粉末。

在本发明的粉末冶金用金属粉末中，优选，在所述结晶中，Fe为主成分，并且，所述粒子还具有体积比所述结晶小且Si的含有率与Fe的含有率的比例比所述结晶大的区域。

由此，可获得能制造相对密度高且机械特性卓越的烧结体的粉末冶金用金属粉末。

在本发明的粉末冶金用金属粉末中，优选，在所述粒子的截面中，所述结晶的圆当量直径(円相当径)为所述粒子的圆当量直径的1％以上100％以下。

由此，所述结晶能够在供于烧成时的粒子的烧结性上起支配性作用。即，粒子表现得犹如单结晶粒子，因此，烧结速度加快，大大地有助于提高烧结密度。

在本发明的粉末冶金用金属粉末中，优选，所述结晶具有马氏体的晶体结构。

马氏体的晶体结构包含例如C过饱和固溶的体心立方晶格。该体心立方晶格是随烧成或之后的热处理而从面心立方晶格转化而来的，在那时伴随有体积膨胀。因此，具有马氏体的晶体结构的粉末冶金用金属粉末能够制造出高硬度的烧结体。

本发明的复合物，其特征在于，包含：本发明的粉末冶金用金属粉末；以及将所述粉末冶金用金属粉末的粒子彼此粘结的粘合剂。

由此，可获得能够制造高密度烧结体的复合物。

本发明的造粒粉末，其特征在于，通过对本发明的粉末冶金用金属粉末造粒而成。

由此，可获得能够制造高密度烧结体的造粒粉末。

本发明的烧结体，其特征在于，通过对本发明的粉末冶金用金属粉末进行烧结而制得。

由此，可获得高密度烧结体。

附图说明

图1是示意性示出本发明的粉末冶金用金属粉末的实施方式中所含有的粒子的截面的图。

图2是示意性示出图1中所示的粒子的结晶组织的图。

图3是将在图2中用虚线包围的范围A进一步放大示出的图。

图4的(a)是粒子1的截面的TEM像(明场像)的一个例子，图4的(b)是图4的(a)中所示的粒子1的截面的TEM像(暗场像)的一个例子。

图5是图4的(a)中所示的用虚线包围的范围B的局部放大图，并且是用高角度环形暗场扫描透射型电子显微镜观察该范围B时的观察像。

图6是图5中所示的Si高浓度区域的EDX能谱的一个例子，是通过对与图5中所示的Si高浓度区域对应的位置(图6的位置1)进行点分析而得到的能谱。

图7是图5中所示的Fe基合金结晶的EDX能谱的一个例子，是通过对与图5中所示的Fe基合金结晶对应的位置(图7的位置2)进行点分析而得到的能谱。

图8的(a)是含有六个以上的Fe基合金结晶的粒子的截面的TEM像(明场像)的一个例子，图8的(b)是图8的(a)中所示的粒子的截面的TEM像(暗场像)的一个例子。

符号说明

1粒子；2Fe基合金结晶；3晶界；4Si高浓度区域

具体实施方式

以下，基于附图所示的优选实施方式，对本发明的粉末冶金用金属粉末、复合物、造粒粉末以及烧结体进行详细说明。

[粉末冶金用金属粉末]

首先，对本发明的粉末冶金用金属粉末的实施方式进行说明。

在粉末冶金中，通过将含有粉末冶金用金属粉末和粘合剂的组合物成形为期望形状之后进行脱脂、烧成，从而能够获得期望形状的烧结体。根据这种粉末冶金技术，与其它的冶金技术相比，能够以近终型(接近于最终形状的形状)制造复杂且细微形状的烧结体。

作为用于粉末冶金的粉末冶金用金属粉末，现有技术中，已经开始进行通过适当改变其组成来谋求所被制造的烧结体的高密度化的尝试。然而，由于在烧结体中易于形成空孔，因而要获得与锭材(溶製材)同等的机械特性，就必须在烧结体中谋求更进一步的高密度化。

例如，在现有技术中，往往通过对已获得的烧结体进一步实施热等静压处理(HIP处理)等附加处理来谋求高密度化。然而，这样的附加处理伴随太多的繁琐和成本，因此成为拓展烧结体用途时的束缚。

鉴于上述那样的问题，本发明人对用于不实施附加处理即可获得高密度烧结体的条件反复进行了认真研究。其结果，发现：通过使金属粉末中所含有的各粒子的化学组成及结晶组织最优化，可以实现烧结体的高密度化，从而完成了本发明。

具体而言，本实施方式所涉及的粉末冶金用金属粉末具有粒子，所述粒子以Fe为主成分，并且，以按质量计10％以上30％以下的比例含有Cr；以按质量计0.1％以上2％以下的比例含有C；以按质量计0.2％以上1.5％以下的比例含有Si；以按质量计0.01％以上0.5％以下的比例含有后述的第一元素；以及以按质量计0.01％以上0.5％以下的比例含有后述的第二元素。并且，该粒子的截面上的结晶的个数平均为1个以上5个以下。根据含有这种粒子的粉末冶金用金属粉末，在烧成工序中粒子彼此烧结时会促进其烧结，使致密化得以进展。其结果，不实施附加处理即可制造充分高密度的烧结体。

而且，这种烧结体机械特性卓越。因此，也能够将烧结体广泛应用于诸如机械部件、结构件等被施加有外力的用途。

需要注意的是，第一元素是选自由Ti、V、Y、Zr、Nb、Hf以及Ta这七种元素所组成的组中的一种元素，第二元素是选自由上述七种元素所组成的组中的一种元素且是在元素周期表中的族比第一元素大的元素、或者是选自由上述七种元素所组成的组中的一种元素的同时是与被选作第一元素的元素在元素周期表中的族相同的元素、且是在元素周期表中的周期比第一元素大的元素。

以下，对本实施方式所涉及的粉末冶金用粉末的构成进一步详细说明。需要注意的是，在以下的说明中，也将粉末冶金用金属粉末单纯称为“金属粉末”，也将构成粉末冶金用金属粉末的多个粒子各自单纯称为“粒子”。

图1是示意性示出本发明的粉末冶金用金属粉末的实施方式中所含有的粒子的截面的图，图2是示意性示出图1中所示的粒子的结晶组织的图。

图1中所示的粒子1由Fe基合金构成。而且，如图2所示，粒子1在其截面上平均含有1个以上5个以下的结晶。

该结晶优选是以Fe为主成分的结晶。而且，粒子1的截面的大部分(按面积比90％以上)被这些结晶所占据。因此，这些结晶将左右粒子1(粉末冶金用金属粉末)以及由该粒子1制造的烧结体的特性。

即，粒子1是所包含的Fe基合金的结晶数量非常少的粒子。这样的粒子1可以说是单结晶或者接近单结晶的多结晶，在被供于了烧成时，显示出与单结晶同等的行为。因此，在粉末冶金用金属粉末被烧成时，使烧结以由来于单结晶的卓越烧结速度进展下去。其结果，能够制造内在的空隙少、相对密度高的烧结体。

需要注意的是，在结晶中Fe为主成分是指，在结晶的局部化学组成中Fe是最高浓度含有的元素的状态。结晶的化学组成例如能够通过基于能量分散式X射线分析的定性、定量分析而求出。

图2中所示的粒子1的截面图是示出粉末冶金用金属粉末中所包含的多个粒子中的有代表性的结晶的存在的例子。

图2中所示的粒子1包含四个Fe基合金结晶2。另外，Fe基合金结晶2彼此间的边界通过线状的晶界3而划分。

如上所述，粒子1在其截面中平均包含1个以上5个以下的Fe基合金结晶2。

粒子1的截面中的Fe基合金结晶2的平均数是将金属粉末中包含的10个以上的粒子1作为观察对象而用电子显微镜观察它们的截面，通过目视观察像来数一个粒子1中所含有的Fe基合金结晶2的个数，并在所有观察对象中求取该个数的平均值而得。需要注意的是，作为电子显微镜，使用例如透射型电子显微镜(TEM)，可用明场像观察。另外，在用明场像难以明确指定晶界3时，有时通过切换为暗场像而可容易指定。

需要注意的是，Fe基合金结晶2的圆当量直径(具有与Fe基合金结晶2的截面相同面积的圆的直径)优选为粒子1的圆当量直径(具有与粒子1的截面相同面积的圆的直径)的1％以上100％以下，更优选为3％以上但不到100％。通过使Fe基合金结晶2的结晶粒径与粒子1的粒径的比例在上述范围内，从而Fe基合金结晶2能够在供于烧成时的粒子1的烧结性上起支配作用。即，粒子1表现得犹如单结晶粒子，因此烧结速度变大，大大地有助于提高烧结密度。

在此，图3是将图2中用虚线包围的范围A进一步放大示出的图。

在图3所示的范围A中存在有体积比Fe基合金结晶2小且Si的含有率与Fe的含有率的比例比Fe基合金结晶2中大的Si高浓度区域4。由于存在这样的Si高浓度区域4，因此使用包含粒子1的金属粉末制得的烧结体成为相对密度高且机械特性卓越的烧结体。

需要注意的是，Si高浓度区域4是存在于Fe基合金结晶2的内部或晶界3、并且Si的含有率与Fe的含有率的比例比Fe基合金结晶2中大的区域。这些元素的含有率例如可以通过能量分散式X射线分析(EDX)分别对Fe基合金结晶2和Si高浓度区域4进行定性、定量分析而求出。并且，简单来说，通过分别求出EDX能谱中位于6.4keV附近的Fe峰的高度和位于1.8keV附近的Si峰的高度，进而求出Si峰的高度与Fe峰的高度的比例，从而能够求出Si的含有率与Fe的含有率的比例。

因此，在将Fe基合金结晶2中的Fe的含有率设为Fe(2)、将Si的含有率设为Si(2)、将Si高浓度区域4中的Fe的含有率设为Fe(4)、将Si的含有率设为Si(4)时，粒子1满足下述式[1]：

Si(2)/Fe(2)＜Si(4)/Fe(4) [1]

另外，Si高浓度区域4在粒子1的截面中的位置不作特别地限定，但优选为晶界3。由此，Fe基合金结晶2的烧结速度会特别快，能够制造相对密度特别高的烧结体。

另外，Si高浓度区域4在粒子1的截面中的形状不作特别地限定，为任何形状均可，但优选为圆形、多边形状或者依照这些形状的形状。通过含有这样形状的Si高浓度区域4，粒子1的烧结性更为卓越，使用含有这种粒子1的金属粉末制得的烧结体成为相对密度更高的烧结体。

另外，换种说法来说，Si高浓度区域4的形状优选为纵横比小的形状。具体而言，由Si高浓度区域4的长径/短径定义的纵横比的平均值优选为1以上3以下，更优选为1以上2以下。通过含有这种形状的Si高浓度区域4，与上述同样，粒子1的烧结性更为卓越，使用含有这种粒子1的金属粉末制得的烧结体成为相对密度更高的烧结体。

需要注意的是，Si高浓度区域4的长径就是在Si高浓度区域4中所能取得的最大长度，短径就是在与长径正交的方向上所能取得的最大长度。

另外，粒子1优选满足下述式[2]，更优选满足下述式[3]：

1.2×Si(2)/Fe(2)＜Si(4)/Fe(4)＜1 [2]

1.3×Si(2)/Fe(2)＜Si(4)/Fe(4)＜0.8 [3]

在此，图4的(a)是粒子1的截面的TEM像(明场像)的一个例子，图4的(b)是图4的(a)中所示的粒子1的截面的TEM像(暗场像)的一个例子。

在图4的(a)所示的TEM像(明场像)中照出有粒子1中所含有的两个Fe基合金结晶2。另外，在图4的(a)中用箭头指示的基于浓淡差的线是位于两个Fe基合金结晶2之间的边界的晶界3。

另外，在图4的(b)所示的TEM像(暗场像)中，两个Fe基合金结晶2中的、位于右上的一个Fe基合金结晶2以淡色照出，而位于左下的一个Fe基合金结晶2以浓色照出。通过用暗场像观察Fe基合金结晶2，从而能够根据结晶种类的不同增强两个Fe基合金结晶2间的对比度。

进而，图5是图4的(a)中所示的用虚线包围的范围B的局部放大图，并且是用高角度环形暗场扫描透射型电子显微镜观察该范围B时的观察像。另外，在图5中用箭头指示的浓色部分为Si高浓度区域4。需要注意的是，通过对比图4和图5可知，Si高浓度区域4位于晶界3。

另外，图6是图5中所示的Si高浓度区域4的EDX能谱的一个例子，是通过对与图5中所示的Si高浓度区域4对应的位置(图6的位置1)进行点分析而得到的能谱。进而，图7是图5中所示的Fe基合金结晶2的EDX能谱的一个例子，是通过对与图5中所示的Fe基合金结晶2对应的位置(图7的位置2)进行点分析而得到的能谱。

如这些EDX能谱的例子所示，在对应于Si高浓度区域4的位置上的EDX能谱中，显示出，在以Fe量为基准时，相对于与Fe基合金结晶2对应的位置，Si的量增多。

另一方面，图8的(a)是含有六个以上的Fe基合金结晶的粒子的截面的TEM像(明场像)的一个例子，图8的(b)是图8的(a)中所示的粒子的截面的TEM像(暗场像)的一个例子。需要注意的是，这些图8中所示的粒子具有分别未含有上述第一元素和第二元素的化学组成，相当于与本发明的比较例。

如图8所示，在具有分别未含有第一元素和第二元素的化学组成的粒子中产生了许多结晶。这样的粒子可以说是接近微结晶的多结晶，在供于了烧成时，显示与单结晶不同的行为。因此，在烧成含有该粒子的金属粉末时，烧结速度变慢，导致烧结体的相对密度降低。

另外，Fe基合金结晶2优选具有马氏体晶体结构。马氏体晶体结构包含例如C过饱和固溶的体心立方晶格。该体心立方晶格是随烧成或之后的热处理而从面心立方晶格转化而来的，在那时伴随有体积膨胀。因此，具有马氏体晶体结构的Fe基合金结晶2能够制造出高硬度的烧结体。

需要注意的是，粉末冶金用金属粉末是否具有马氏体晶体结构例如可通过X射线衍射法来判断。

以下，对粒子1的化学组成的一个例子进一步详细说明。

在粒子1的整体化学组成中，Fe是含有率最高的元素(主成分)，是左右烧结体的特性的元素。Fe在整个粒子1中的含有率为按质量计50％以上。

(Cr)

Cr(铬)是赋予所被制造的烧结体耐腐蚀性的元素，通过使用含有Cr的金属粉末，能够获得可长期维持高的机械特性的烧结体。

Cr在粒子1中的含有率被设定为按质量计10％以上30％以下，但优选设为按质量计10.5％以上20％以下，更优选设为按质量计11％以上18％以下。如果Cr的含有率低于所述下限值，则根据整体的组成，所制造的烧结体的耐腐蚀性有可能不充分。另一方面，如果Cr的含有率超过所述上限值，则根据整体的组成，烧结性可能会下降，烧结体的高密度化变得困难。

(C)

C(碳)通过与后述的第一元素、第二元素并用，从而能够特别提高烧结性。具体而言，第一元素、第二元素各自与C结合而生成碳化物。通过该碳化物分散并析出，从而产生防止晶粒的显著生长的效果。虽然获得这种效果的明确的理由尚不清楚，但作为理由之一，认为是，由于分散的析出物成为障碍而阻碍晶粒的显著生长，因而晶粒尺寸的不均受到抑制。由此，在烧结体中不易产生空孔，且防止了晶粒的肥大化，可获得高密度且机械特性高的烧结体。

C在粒子1中的含有率被设定为按质量计0.1％以上2％以下，但优选设为按质量计0.35％以上1.15％以下，更优选设为按质量计0.4％以上1.1％以下。如果C的含有率低于所述下限值，则根据整体的组成，晶粒变得易于生长，烧结体的机械特性变得不充分。另一方面，如果C的含有率超过所述上限值，则根据整体的组成，C会变得过多，反而烧结性下降。

(Si)

Si(硅)是赋予所被制造的烧结体耐腐蚀性以及高机械特性的元素，通过使用含有Si的金属粉末，从而可以获得能够长期维持高的机械特性的烧结体。

Si在粒子1中的含有率优选被设定为按质量计0.2％以上1.5％以下，但更优选设为按质量计0.3％以上1％以下，进一步优选设为按质量计0.5％以上0.8％以下。如果Si的含有率低于所述下限值，则根据整体的组成，添加Si的效果会变得微乎其微，可能导致所被制造的烧结体的耐腐蚀性、机械特性下降。另一方面，如果Si的含有率超过所述上限值，则根据整体的组成，Si会变得过多，反而可能导致耐腐蚀性、机械特性下降。

(Mn)

Mn是根据需要而添加的元素，与Si同样，是赋予所被制造的烧结体耐腐蚀性及高机械特性的元素。

Mn在粒子1中的含有率不作特别地限定，但优选为按质量计0.01％以上1.25％以下，更优选为按质量计0.03％以上0.3％以下，进一步优选为按质量计0.05％以上0.2％以下。通过将Mn的含有率设定在所述范围内，从而可获得高密度且机械特性卓越的烧结体。另外，能够在抑制伸展性降低的同时提高机械强度。进而，还能抑制高温时(赤热时)的脆性增大。

需要注意的是，如果Mn的含有率低于所述下限值，则根据整体的组成，可能无法充分地提高所被制造的烧结体的耐腐蚀性、机械特性；另一方面，如果Mn的含有率超过所述上限值，反而可能导致耐腐蚀性、机械特性下降。

(Ni)

Ni是根据需要而添加的元素，是赋予所被制造的烧结体耐腐蚀性、耐热性的元素。

Ni在粒子1中的含有率不作特别地限定，但优选为按质量计0.05％以上0.6％以下，更优选为按质量计0.06％以上0.4％以下，进一步优选为按质量计0.07％以上0.25％以下。通过将Ni的含有率设定在所述范围内，从而可以获得机械特性长期卓越的烧结体。

如果Ni的含有率低于所述下限值，则根据整体的组成，可能无法充分地提高所被制造的烧结体的耐腐蚀性、耐热性；另一方面，如果Ni的含有率超过所述上限值，反而可能导致耐腐蚀性、耐热性下降。

另外，Mn和Ni优选以按质量计合计为0.05％以上1.6％以下的比例而被含有，更优选按质量计合计为0.08％以上1.3％以下，进一步优选按质量计合计为0.1％以上1％以下。由此，能够特别提高烧结体的机械特性。

(第一元素和第二元素)

第一元素和第二元素使碳化物、氧化物(以下，也总称为“碳化物等”)析出。而且，认为，该析出的碳化物等在金属粉末烧结时阻碍晶粒的显著生长。其结果，如上所述，在烧结体中不易产生空孔，且防止了晶粒的肥大化，可获得高密度且机械特性高的烧结体。

此外，后面将详述，析出的碳化物等在晶粒界面处促进氧化硅积聚，其结果，抑制晶粒的肥大化的同时，实现烧结的促进和高密度化。

第一元素和第二元素是选自由Ti、V、Y、Zr、Nb、Hf及Ta这七种元素所组成的组中的两种元素，但优选包括属于长周期型元素周期表的3A族或4A族的元素(Ti、Y、Zr、Hf)。通过包括属于3A族或4A族的元素作为第一元素和第二元素中至少一方，从而能够除去在金属粉末中以氧化物形式而含有的氧，能够特别提高金属粉末的烧结性。

另外，第一元素虽然如上所述是选自由Ti、V、Y、Zr、Nb、Hf及Ta这七种元素所组成的组中的一种元素即可，但优选是由所述七种元素所组成的组中的、属于长周期型元素周期表的3A族或4A族的元素。属于3A族或4A族的元素能够除去在金属粉末中以氧化物形式含有的氧，能够特别提高金属粉末的烧结性。由此，能够降低烧结后残留于晶粒内的氧浓度。其结果，能够降低烧结体的氧含有率，实现高密度化。另外，这些元素由于是活性高的元素，故认为带来快速的原子扩散。因此，该原子扩散成为驱动力，使金属粉末的粒子间距离高效缩短，在粒子间形成颈(neck)，从而促进成形体的致密化。其结果，能够实现烧结体的更进一步的高密度化。

另一方面，第二元素虽然如上所述是选自由Ti、V、Y、Zr、Nb、Hf及Ta这七种元素所组成的组中的一种元素且是与第一元素不同的元素即可，但优选是由所述七种元素所组成的组中的、属于长周期型元素周期表的5A族的元素。属于5A族的元素由于尤其使所述碳化物等高效地析出，因此能够高效地阻碍烧结时的晶粒的显著生长。其结果，能够促进生成细微的晶粒，能够实现烧结体的高密度化和机械特性的提高。

需要注意的是，在由上述那样的元素组成的第一元素与第二元素的组合中，彼此互不妨碍地发挥各自的效果。因此，含有这样的第一元素和第二元素的金属粉末能够制造特别高密度的烧结体。

另外，更优选采用第一元素为属于4A族的元素、第二元素为Nb的组合。

另外，进一步优选采用第一元素为Zr或Hf、第二元素为Nb的组合。

通过采用这种组合，上述效果将变得更为显著。

另外，在第一元素尤其为Zr的情况下，由于Zr为铁素体生成元素，因此使体心立方晶格相析出。该体心立方晶格相与其它晶格相相比，烧结性卓越，因而有助于烧结体的高密度化。

需要注意的是，Zr的原子半径比Fe的原子半径稍大。具体而言，Fe的原子半径大约为0.117nm，Zr的原子半径大约为0.145nm。因此，虽然Zr固溶于Fe，但不至于完全固溶，一部分Zr以碳化物等形式析出。由此，由于析出适量的碳化物等，从而能够在促进烧结并实现高密度化的同时，有效地抑制晶粒的肥大化。

另外，在第二元素尤其为Nb的情况下，Nb的原子半径比Fe的原子半径稍大，但比Zr的原子半径却小一点。具体而言，Fe的原子半径大约为0.117nm，Nb的原子半径大约为0.134nm。因此，虽然Nb固溶于Fe，但不至于完全固溶，一部分Nb以碳化物等形式析出。由此，由于析出适量的碳化物等，从而能够在促进烧结并实现高密度化的同时，有效地抑制晶粒的肥大化。

第一元素在粒子1中的含有率被设定为按质量计0.01％以上0.5％以下，但优选设为按质量计0.03％以上0.3％以下，更优选设为按质量计0.05％以上0.2％以下。如果第一元素的含有率低于所述下限值，则根据整体的组成，添加第一元素的效果将变得微乎其微，可能导致所被制造的烧结体的高密度化不充分。另一方面，如果第一元素的含有率超过所述上限值，则根据整体的组成，第一元素会变得过多，可能导致所述碳化物等的比率变得过多，反而可能有损高密度化。

第二元素在粒子1中的含有率被设定为按质量计0.01％以上0.5％以下，但优选设为按质量计0.03％以上0.3％以下，更优选设为按质量计0.05％以上0.2％以下。如果第二元素的含有率低于所述下限值，则根据整体的组成，添加第二元素的效果会变得微乎其微，可能导致所被制造的烧结体的高密度化变得不充分。另一方面，如果第二元素的含有率超过所述上限值，则根据整体的组成，第二元素会变得过多，可能导致所述碳化物等的比率变得过多，反而可能有损高密度化。

另外，如上所述，第一元素和第二元素分别使碳化物等析出，但是，在如上所述地选择了属于3A族或者4A族的元素作为第一元素、且如上所述地选择了属于5A族的元素作为第二元素的情况下，推测为，在烧结金属粉末时，第一元素的碳化物等析出的时机与第二元素的碳化物等析出的时机将彼此错开。认为，由于像这样地碳化物等析出的时机错开，所以烧结将缓慢进展下去，从而空孔的生成被抑制，可获得致密的烧结体。即，认为，由于存在有第一元素的碳化物等和第二元素的碳化物等两者，所以能够在实现高密度化的同时抑制晶粒的肥大化。

而且，认为，在粒子1中，第一元素的碳化物等、第二元素的碳化物等成为“核”，发生氧化硅的积聚。通过氧化硅积聚于晶粒内(Fe基合金结晶2内)、晶粒界面(晶界3)处，从而结晶内部的氧化物浓度下降，因此可促进烧结。其结果，认为，在烧结粒子1时，烧结体的高密度化被进一步促进。

需要注意的是，虽然只要在粒子1中含有选自由所述七种元素所组成的组中的两种元素即可，但也可以进一步含有选自该组中的与该两种元素不同的元素。即，在粒子1中也可以含有选自由所述七种元素所组成的组中的三种以上的元素。由此，虽然根据组合方式而多少有些不同，但能够进一步增强上述的效果。

另外，第一元素的含有率与第二元素的含有率的比率优选考虑第一元素的质量数和第二元素的质量数来进行设定。

具体而言，在将第一元素的含有率E1(质量％)除以第一元素的质量数所得的值设为X1、将第二元素的含有率E2(质量％)除以第二元素的质量数所得的值设为X2时，X1/X2优选为0.3以上3以下，更优选为0.5以上2以下，进一步优选为0.75以上1.3以下。通过将X1/X2设定于所述范围内，从而能够使第一元素的碳化物等的析出量与第二元素的碳化物等的析出量的平衡最佳化。由此，能够将残留于成形体中的空孔犹如从内侧依次清除样地排除，从而能够将烧结体中产生的空孔抑制到最小限度。因此，通过将X1/X2设定在所述范围内，从而能够获得可制造高密度且机械特性卓越的烧结体的金属粉末。

在此，关于第一元素和第二元素的具体组合的例子，根据上述X1/X2的范围，算出第一元素的含有率E1与第二元素的含有率E2的比率E1/E2。

例如，在第一元素为Zr、第二元素为Nb的情况下，Zr的质量数为91.2，Nb的质量数为92.9，因此，E1/E2优选为0.29以上2.95以下，更优选为0.49以上1.96以下。

另外，在第一元素为Hf、第二元素为Nb的情况下，Hf的质量数为178.5，Nb的质量数为92.9，因此，E1/E2优选为0.58以上5.76以下，更优选为0.96以上3.84以下。

另外，在第一元素为Ti、第二元素为Nb的情况下，Ti的质量数为47.9，Nb的质量数为92.9，因此，E1/E2优选为0.15以上1.55以下，更优选为0.26以上1.03以下。

另外，在第一元素为Nb、第二元素为Ta的情况下，Nb的质量数为92.9，Ta的质量数为180.9，因此，E1/E2优选为0.15以上1.54以下，更优选为0.26以上1.03以下。

另外，在第一元素为Y、第二元素为Nb的情况下，Y的质量数为88.9，Nb的质量数为92.9，因此，E1/E2优选为0.29以上2.87以下，更优选为0.48以上1.91以下。

另外，在第一元素为V、第二元素为Nb的情况下，V的质量数为50.9，Nb的质量数为92.9，因此，E1/E2优选为0.16以上1.64以下，更优选为0.27以上1.10以下。

另外，在第一元素为Ti、第二元素为Zr的情况下，Ti的质量数为47.9，Zr的质量数为91.2，因此，E1/E2优选为0.16以上1.58以下，更优选为0.26以上1.05以下。

另外，在第一元素为Zr、第二元素为Ta的情况下，Zr的质量数为91.2，Ta的质量数为180.9，因此，E1/E2优选为0.15以上1.51以下，更优选为0.25以上1.01以下。

另外，在第一元素为Zr、第二元素为V的情况下，Zr的质量数为91.2，V的质量数为50.9，因此，E1/E2优选为0.54以上5.38以下，更优选为0.90以上3.58以下。

需要注意的是，对于上述组合以外的组合，也可以与上述同样地算出E1/E2。

另外，Si高浓度区域4例如也可以通过能量分散式X射线分析(EDX)的元素图(mapping)分析来指定其存在。

另外，虽然第一元素的含有率E1和第二元素的含有率E2分别如上所述，但关于它们的合计，优选为按质量计0.05％以上0.6％以下，更优选为按质量计0.10％以上0.48％以下，进一步优选为按质量计0.12％以上0.24％以下。通过将第一元素的含有率与第二元素的含有率的合计设定于所述范围内，从而所被制造的烧结体的高密度化成为必然且充分。

另外，在将第一元素的含有率与第二元素的含有率的合计相对于Si的含有率之比设为(E1+E2)/Si时，(E1+E2)/Si按质量比计优选为0.1以上0.7以下，更优选为0.15以上0.6以下，进一步优选为0.2以上0.5以下。通过将(E1+E2)/Si设定在所述范围内，从而添加了Si时的韧性的下降等可以通过第一元素和第二元素的添加来充分地弥补。其结果，可获得能够制造尽管是高密度、但韧性等机械特性却卓越、且由来于Si的耐腐蚀性也卓越的烧结体的金属粉末。而且，在粒子1中，必定且充分地进行以第一元素的碳化物等、第二元素的碳化物等作为核的氧化硅的积聚，在粒子1中除Fe以外还含有Cr、Ni等元素的情况下，它们的氧化反应易于被抑制。因此，从这种观点考虑，能够提高粒子1的烧结性，能够获得更高密度、机械特性及耐腐蚀性卓越的烧结体。

需要注意的是，关于第一元素的碳化物等、第二元素的碳化物等与氧化硅的位置关系，碳化物等不必必须位于氧化硅的中心，例如，也可以是氧化硅集中于碳化物等的内侧这样的位置关系。

进而，在将第一元素的含有率与第二元素的含有率的合计相对于C的含有率之比设为(E1+E2)/C时，(E1+E2)/C按质量比计优选为1以上16以下，更优选为2以上13以下，进一步优选为3以上10以下。通过将(E1+E2)/C设定在所述范围内，从而能够使添加了C时的硬度上升及韧性下降的抑制与通过第一元素及第二元素的添加所带来的高密度化并存。其结果，可获得能够制造拉伸强度、韧性等机械特性卓越的烧结体的粒子1。

(其它元素)

粒子1除上述元素之外，还可以根据需要而含有Mo、Pb、S以及A1中的至少一种。需要注意的是，这些元素有时也不可避免地被含有。

Mo是强化所被制造的烧结体的耐腐蚀性的元素。

Mo在粒子1中的含有率不作特别地限定，但优选为按质量计0.2％以上0.8％以下，更优选为按质量计0.3％以上0.6％以下。通过将Mo的含有率设定在所述范围内，从而能够不导致所被制造的烧结体的密度大幅下降地进一步强化烧结体的耐腐蚀性。

Pb是提高所被制造的烧结体的切削性的元素。

Pb在粒子1中的含有率优选为按质量计0.03％以上0.5％以下，更优选为按质量计0.05％以上0.3％以下。通过将Pb的含有率设定在所述范围内，从而能够进一步提高所被制造的烧结体的切削性。

S是提高所被制造的烧结体的切削性的元素。

S在粒子1中的含有率不被特别限定，但优选为按质量计0.5％以下，更优选为按质量计0.01％以上0.3％以下。通过将S的含有率设定在所述范围内，从而能够不导致所被制造的烧结体的密度大幅下降地进一步提高所制造的烧结体的切削性。

A1是提高所被制造的烧结体的抗氧化性的元素。

A1在粒子1中的含有率不作特别地限定，但优选为按质量计0.5％以下，更优选为按质量计0.05％以上0.3％以下。通过将A1的含有率设定在所述范围内，从而能够不导致所被制造的烧结体的密度大幅下降地进一步提高所制造的烧结体的抗氧化性。

此外，在粒子1中也可以添加有B、Se、Te、Pd、W、Co、N、Cu等。在那种情况下，虽然这些元素的含有率不作特别地限定，但优选各自按质量计不足0.1％，并优选合计的话按质量计不足0.2％。需要注意的是，这些元素有时也不可避免地被含有。

进而，在粒子1中还可以含有杂质。作为杂质，可列举出除上述元素以外的所有元素，具体而言，例如可列举出：Li、Be、Na、Mg、P、K、Ca、Sc、Zn、Ga、Ge、Ag、In、Sn、Sb、Os、Ir、Pt、Au、Bi等。这些杂质的混入量优选被设定为各元素均比Fe、Cr、Si、第一元素以及第二元素各自的含量少。并且，这些杂质的混入量优选被设定为各元素按质量计不到0.03％，更优选被设定为按质量计不到0.02％。并且，合计的话优选设为按质量计不到0.3％，更优选设为按质量计不到0.2％。需要注意的是，如果这些元素的含有率在所述范围内，则不会阻碍上述那样的效果，因此，也可以有意地添加。

另一方面，O(氧)既可以有意地添加、也可以不可避免地混入，但其量优选为按质量计0.8％以下的程度，更优选为按质量计0.5％以下的程度。通过将粒子1中的氧含量控制在该程度，从而可获得烧结性增高、高密度且机械特性卓越的烧结体。需要注意的是，虽然下限值不特别地设定，但从容易量产性等观点出发，优选为按质量计0.03％以上。

Fe在构成本发明的粉末冶金用金属粉末的合金中是含有率最高的成分(主成分)，对烧结体的特性带来很大的影响。Fe的含有率不作特别地限定，但优选为按质量计50％以上。

另外，粒子1的组成比例如可通过JIS G 1257(2000)中规定的铁和钢-原子吸光分析法、JIS G 1258(2007)中规定的铁和钢-ICP发光光谱分析法、JIS G 1253(2002)中规定的铁和钢-火花放电发光光谱分析法、JIS G 1256(1997)中规定的铁和钢-X射线荧光分析法、JIS G 1211～G 1237中规定的重量、滴定、吸光光度法等来指定。具体而言，例如可列举出：SPECTRO公司制造的固体发光光谱分析装置(火花放电发光光谱分析装置；型号：SPECTROLAB；规格：LAVMB08A)、(株式会社)日本理学制造的ICP装置(CIROS120型)。

需要注意的是，JIS G 1211～G 1237如下：

JIS G 1211(2011)铁和钢-碳定量方法

JIS G 1212(1997)铁和钢-硅定量方法

JIS G 1213(2001)铁和钢中的锰定量方法

JIS G 1214(1998)铁和钢-磷定量方法

JIS G 1215(2010)铁和钢-硫定量方法

JIS G 1216(1997)铁和钢-镍定量方法

JIS G 1217(2005)铁和钢-铬定量方法

JIS G 1218(1999)铁和钢-钼定量方法

JIS G 1219(1997)铁和钢-铜定量方法

JIS G 1220(1994)铁和钢-钨定量方法

JIS G 1221(1998)铁和钢-钒定量方法

JIS G 1222(1999)铁和钢-钴定量方法

JIS G 1223(1997)铁和钢-钛定量方法

JIS G 1224(2001)铁和钢中的铝定量方法

JIS G 1225(2006)铁和钢-砷定量方法

JIS G 1226(1994)铁和钢-锡定量方法

JIS G 1227(1999)铁和钢中的硼定量方法

JIS G 1228(2006)铁和钢-氮定量方法

JIS G 1229(1994)钢-铅定量方法

JIS G 1232(1980)钢中的锆定量方法

JIS G 1233(1994)钢-硒定量方法

JIS G 1234(1981)钢中的碲定量方法

JIS G 1235(1981)铁和钢中的锑定量方法

JIS G 1236(1992)钢中的钽定量方法

JIS G 1237(1997)铁和钢-铌定量方法

另外，在指定C(碳)和S(硫)时，也特别采用JIS G 1211(2011)中规定的氧气流燃烧(高频感应加热炉燃烧)-红外线吸收法。具体而言，可列举出LECO公司制造的碳/硫分析装置CS-200。

进而，在指定N(氮)和O(氧)时，也特别采用JIS G 1228(2006)中规定的铁和钢的氮定量方法、JIS Z 2613(2006)中规定的金属材料的氧定量方法。具体而言，可列举出LECO公司制造的氧/氮分析装置TC-300/EF-300。

需要注意的是，优选上述那样的粒子1在粉末冶金用金属粉末中尽可能多地被含有。具体而言，优选在粉末冶金用金属粉末中按个数比含有50％以上的粒子1，更优选含有60％以上的粒子1。根据这样的粉末冶金用金属粉末，上述那样的效果更可靠地得以发挥，能够更可靠地制造高密度且机械特性卓越的烧结体。

并且，本发明的粉末冶金用金属粉末的平均粒径优选为0.5μm以上30μm以下，更优选为1μm以上20μm以下，进一步优选为2μm以上10μm以下。通过使用这样粒径的粉末冶金用金属粉末，从而残留于烧结体中的空孔变得极少，因而能够制造尤其高密度且机械特性卓越的烧结体。

需要注意的是，平均粒径是在通过激光衍射法得到的按质量基准的累积粒度分布中作为累积量从小直径侧起达到50％时的粒径而求出的。

另外，在粉末冶金用金属粉末的平均粒径低于所述下限值的情况下，当为难以成形的形状时，可能导致成形性下降，烧结密度降低；在超过所述上限值的情况下，由于成形时粒子间的间隙变大，因此仍可能导致烧结密度降低。

另外，粉末冶金用金属粉末的粒度分布优选尽可能地窄。具体而言，如果粉末冶金用金属粉末的平均粒径为上述范围内，则优选最大粒径为200μm以下，更优选为150μm以下。通过将粉末冶金用金属粉末的最大粒径控制在上述范围内，从而能够使粉末冶金用金属粉末的粒度分布变得更窄，能够实现烧结体的更进一步的高密度化。

需要注意的是，上述的最大粒径是指，在通过激光衍射法得到的按质量基准的累积粒度分布中累积量从小直径侧起达到99.9％时的粒径。

并且，在将粉末冶金用金属粉末的粒子的短径设为S[μm]、长径设为L[μm]时，由S/L定义的纵横比的平均值优选为0.4以上1以下的程度，更优选为0.7以上1以下的程度。这样纵横比的粉末冶金用金属粉末由于其形状比较接近于球形，因而成形时的填充率提高。其结果，能够实现烧结体的更进一步的高密度化。

需要注意的是，上述长径是指在粒子的投影像中所能取得的最大长度，上述短径是指在正交于长径的方向上所能取得的最大长度。并且，纵横比的平均值是作为对100个以上的粒子所测得的纵横比的值的平均值而求出的。

并且，本发明的粉末冶金用金属粉末的振实密度优选为3.5g/cm³以上，更优选为4g/cm³以上。如果是振实密度这样大的粉末冶金用金属粉末，则在获得成形体时，粒子间的填充性特别高。因此，能够最终获得特别致密的烧结体。

另外，本发明的粉末冶金用金属粉末的比表面积虽然不作特别地限定，但优选为0.lm²/g以上，更优选为0.2m²/g以上。如果是比表面积这样大的粉末冶金用金属粉末，则表面的活性(表面能)提高，因而即使赋予更少的能量也能容易地烧结。因此，在烧结成形体时，在成形体的内侧和外侧不易产生烧结速度的差异，能够抑制空孔残留于内侧而使烧结密度下降。

[烧结体的制造方法]

接下来，对使用这样的本发明的粉末冶金用金属粉末来制造烧结体的方法进行说明。

制造烧结体的方法包括：[A]准备制造烧结体用的组合物的组合物调配工序、[B]制造成形体的成形工序、[C]实施脱脂处理的脱脂工序、以及[D]进行烧成的烧成工序。以下，对各工序依次进行说明。

[A]组合物调配工序

首先，准备本发明的粉末冶金用金属粉末和粘合剂，通过混揉机将它们混匀，得到混炼物(组合物)。

在该混炼物(本发明的复合物的实施方式)中，粉末冶金用金属粉末均匀地分散。

本发明的粉末冶金用金属粉末例如通过雾化法(例如水雾化法、气体雾化法、高速旋转水流雾化法等)、还原法、羰基法、粉碎法等各种粉末化方法来制造。

其中，本发明的粉末冶金用金属粉末优选通过雾化法来制造，更优选通过水雾化法或高速旋转水流雾化法来制造。雾化法是一种通过使熔融金属(金属熔体)与高速喷射的流体(液体或气体)碰撞而使金属熔体微粉化并冷却来制造金属粉末的方法。通过利用这样的雾化法来制造粉末冶金用金属粉末，能够高效地制造极其微小的粉末。并且，由于表面张力的作用，所得到的粉末的粒子形状接近于球形状。因此，可以在成形时获得填充率高的成形体。即，能够获得可制造高密度烧结体的粉末。进而，由于金属熔体的冷却速度非常快，因此，能够获得Fe基合金结晶2的大小整齐的粒子1。

需要注意的是，作为雾化法，在采用水雾化法的情况下，向熔融金属喷射的水(以下称为“雾化水”)的压力并不特别限定，但优选设为75MPa以上120MPa以下(750kgf/cm²以上1200kgf/cm²以下)左右，更优选设为90MPa以上120MPa以下(900kgf/cm²以上1200kgf/cm²以下)左右。

而且，雾化水的水温也不作特别限定，但优选设为1℃以上20℃以下左右。

进而，雾化水多数情况下以在金属熔体的下落路径上具有顶点且外径向下方逐渐减小的圆锥形喷射。这种情况下，雾化水形成的圆锥的顶角θ优选为10°以上40°以下左右，更优选为15°以上35°以下左右。由此，能够可靠地制造如上述那样组成的粉末冶金用金属粉末。

而且，通过水雾化法(尤其是高速旋转水流雾化法)，能够特别迅速地冷却金属熔体。因此，可在宽泛的合金组成中获得高品质的粉末。

并且，在雾化法中冷却金属熔体时的冷却速度优选为1×10⁴℃/s以上，更优选为1×10⁵℃/s以上。通过这样的急速冷却，可获得均质的粉末冶金用金属粉末。其结果，能够获得高品质的烧结体。

需要注意的是，对于这样获得的粉末冶金用金属粉末，也可以根据需要进行分级。作为分级的方法，例如可列举：筛网分级、惯性分级、离心分级这样的干式分级、沉降分级这样的湿式分级等。

另一方面，作为粘合剂，例如可列举出：聚乙烯、聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物等聚烯烃；聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸丁酯等丙烯酸系树脂；聚苯乙烯等苯乙烯系树脂；聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯等聚酯；聚醚、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮或它们的共聚物等各种树脂；各种蜡、石蜡、高级脂肪酸(例如硬脂酸)、高级醇、高级脂肪酸酯、高级脂肪酸酰胺等各种有机粘合剂，可以混合它们中的1种或2种以上使用。

另外，粘合剂的含有率优选按质量计为整个混炼物的2％以上20％以下左右，更优选为按质量计5％以上10％以下左右。通过使粘合剂的含有率在所述范围内，从而能够成形性好地形成成形体的同时，提高密度，使成形体的形状的稳定性等特别优异。并且，由此，能够将成形体与脱脂体的大小差异、所谓的收缩率最佳化，能够防止最终所获得的烧结体的尺寸精度下降。即，能够获得高密度且尺寸精度高的烧结体。

另外，在混炼物中，根据需要，也可以添加增塑剂。作为增塑剂，可以列举出：例如，邻苯二甲酸酯(例如：DOP、DEP、DBP)、己二酸酯、偏苯三酸酯、癸二酸酯等，可混合它们中的1种或2种以上而使用。

进而，在混炼物中，除了粉末冶金用金属粉末、粘合剂、增塑剂以外，例如还可以根据需要添加润滑剂、抗氧化剂、脱脂促进剂、表面活性剂等各种添加物。

并且，混炼条件虽然根据所使用的粉末冶金用金属粉末的金属组成、粒径、粘合剂的组成以及它们的配合量等各条件而不同，但列举其一例的话，可举出混炼温度：50℃以上200℃以下左右；混炼时间：15分钟以上210分钟以下左右。

另外，混炼物根据需要被小球(小块)化。小球的粒径设为例如1mm以上15mm以下左右。

需要注意的是，根据后述的成形方法，也可以代替混炼物，而制造造粒粉末。这些混炼物和造粒粉末等是供于后述成形工序的组合物的一例。

本发明的造粒粉末的实施方式是通过对本发明的粉末冶金用金属粉末实施造粒处理，从而利用粘合剂将多个金属粒子彼此粘结而成的粉末。

作为用于造粒粉末的制造的粘合剂，可以列举出：例如，聚乙烯、聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物等聚烯烃；聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸丁酯等丙烯酸系树脂；聚苯乙烯等苯乙烯系树脂；聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯等聚酯；聚醚、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮或它们的共聚物等各种树脂；各种蜡、石蜡、高级脂肪酸(例如硬脂酸)、高级醇、高级脂肪酸酯、高级脂肪酸酰胺等各种有机粘合剂，并可混合它们中的1种或2种以上使用。

其中，作为粘合剂，优选包括聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮。这些粘合剂成分的粘结性高，因此，即使是比较少量，也能高效地形成造粒粉末。并且，由于热分解性也高，因此，在脱脂以及烧成时，能够在短时间内可靠地分解、除去。

另外，粘合剂的含有率优选按质量计为整个造粒粉末的0.2％以上10％以下左右，更优选按质量计为0.3％以上5％以下左右，进一步优选按质量计为0.3％以上2％以下。通过粘合剂的含有率为所述范围内，从而能够抑制明显大的粒子被造粒、或大量残留有未被造粒的金属粒子，同时还能高效地形成造粒粉末。并且，由于成形性提高，因而能够使成形体的形状的稳定性等变得特别优异。并且，通过使粘合剂的含有率为所述范围内，从而能够使成形体与脱脂体的大小差异、所谓的收缩率最佳化，防止最终获得的烧结体的尺寸精度下降。

进而，在造粒粉末中，根据需要，还可以添加增塑剂、润滑剂、抗氧化剂、脱脂促进剂、表面活性剂等各种添加物。

另一方面，作为造粒处理，例如可列举出：喷雾干燥(spray drying)法、旋转造粒法、流动层造粒法、旋转流化床造粒法(転動流動造粒法)等。

需要注意的是，在造粒处理中，根据需要使用溶解粘合剂的溶剂。作为这样的溶剂，例如可以列举出：水、四氯化碳这样的无机溶剂、酮系溶剂、醇系溶剂、醚系溶剂、溶纤剂系溶剂、脂肪族烃系溶剂、芳香族烃系溶剂、芳香族杂环化合物系溶剂、酰胺系溶剂、卤素化合物系溶剂、酯系溶剂、胺系溶剂、腈系溶剂、硝基系溶剂、醛系溶剂这样的有机溶剂等，可以使用选自它们中的1种或2种以上的混合物。

造粒粉末的平均粒径不作特别地限定，但优选为10μm以上200μm以下左右，更优选为20μm以上100μm以下左右，进一步优选为25μm以上60μm以下左右。这种粒径的造粒粉末具有良好的流动性，可更忠实地反映成形模具的形状。

[B]成形工序

接着，将混炼物或造粒粉末成形，制造与目标烧结体相同形状的成形体。

作为成形体的制造方法(成形方法)，不作特别地限定，例如可以采用压粉成形(压缩成形)法、金属粉末注射成形(MIM：Metal Injection Molding)法、挤出成形法等各种成形法。

其中，压粉成形法时的成形条件虽然根据所使用的粉末冶金用金属粉末的组成和粒径、粘合剂的组成、以及它们的配合量等各条件而不同，但优选成形压力为200MPa以上1000MPa以下(2t/cm²以上10t/cm²以下)左右。

另外，金属粉末注射成形法时的成形条件虽然根据各条件而不同，但优选材料温度为80℃以上210℃以下左右、注射压力为50MPa以上500MPa以下(0.5t/cm²以上5t/cm²以下)左右。

另外，挤出成形法时的成形条件虽然根据各条件而不同，但优选材料温度为80℃以上210℃以下左右、挤出压力为50MPa以上500MPa以下(0.5t/cm²以上5t/cm²以下)左右。

这样获得的成形体处于粘合剂均匀分布于金属粉末的多个粒子的间隙中的状态。

需要注意的是，所被制作的成形体的形状尺寸是通过预估成形体在以后的脱脂工序及烧成工序中的收缩量而确定的。

[C]脱脂工序

接下来，对所得到的成形体实施脱脂处理(去粘合剂处理)，获得脱脂体。

具体而言，通过加热成形体而使粘合剂分解来从成形体中除去粘合剂，进行脱脂处理。

该脱脂处理例如可列举出加热成形体的方法、将成形体曝露于分解粘合剂的气体中的方法等。

在采用加热成形体的方法的情况下，成形体的加热条件虽然根据粘合剂的组成、配合量而有些不同，但优选为温度100℃以上750℃以下×0.1小时以上20小时以下左右，更优选为温度150℃以上600℃以下×0.5小时以上15小时以下左右。由此，不使成形体烧结即可必定且充分地进行成形体的脱脂。其结果，能够可靠地防止粘合剂成分大量地残留于脱脂体的内部。

并且，加热成形体时的气氛不作特别地限定，可列举出：氢这样的还原性气体气氛、氮、氩这样的不活性气体气氛、大气这样的氧化性气体气氛、或将这些气氛减压后的减压气氛等。

另一方面，作为分解粘合剂的气体，例如可列举出臭氧气体等。

需要注意的是，通过分为脱脂条件不同的多个过程(步骤)来进行这种脱脂工序，从而能够以更快速且不使其残留于成形体中的方式分解、除去成形体中的粘合剂。

另外，也可以根据需要对脱脂体实施切削、研磨、切断等机械加工。脱脂体由于硬度较低且可塑性较高，因而能够在防止脱脂体的形状崩塌的同时，容易地实施机械加工。通过这样的机械加工，能够最终容易地获得尺寸精度高的烧结体。

[D]烧成工序

将上述工序[C]中得到的脱脂体在烧成炉中烧成，获得烧结体。

通过该烧成，粉末冶金用金属粉末在粒子彼此的界面上发生扩散，达到烧结。此时，通过上述那样的机制，脱脂体被迅速地烧结。其结果，可获得在整体上致密的高密度的烧结体。

烧成温度虽然根据用于制造成形体和脱脂体的粉末冶金用金属粉末的组成、粒径等而不同，但作为一例，可设为980℃以上1330℃以下左右。另外，优选设为1050℃以上1260℃以下左右。

另外，烧成时间被设定为0.2小时以上7小时以下，但优选设为1小时以上6小时以下左右。

需要注意的是，在烧成工序中，也可以在中途改变烧成温度、后述的烧成气氛。

通过将烧成条件设定于这样的范围，能够防止烧结过度进展而成为过烧结而使结晶组织肥大化，同时可使整个脱脂体充分地烧结。其结果，能够获得高密度且机械特性特别卓越的烧结体。

并且，由于烧成温度是比较低的温度，因此易于将烧成炉的加热温度控制为一定，因而脱脂体的温度也易于一定。其结果，能够制造更加均质的烧结体。

进而，上述那样的烧成温度是可在一般的烧成炉中充分实现的烧成温度，因此，可以利用廉价的烧成炉，并且还能控制运行成本。换而言之，在超过所述烧成温度的情况下就有可能需要使用采用了特殊耐热材料的高价的烧成炉，且运行成本也可能提高。

另外，烧成时的气氛不被特别限定，但在考虑防止金属粉末的显著氧化的情况下，优选使用氢这样的还原性气体气氛、氩这样的不活性气体气氛、或将这些气氛减压后的减压气氛等。

这样获得的烧结体成为高密度且机械特性卓越的烧结体。即，将含有本发明的粉末冶金用金属粉末和粘合剂的组合物成形之后进行脱脂、烧结而制造的烧结体与烧结现有的金属粉末而成的烧结体相比，相对密度提高。因此，根据本发明，不进行附加处理即可实现过去如果不实施HIP处理这样的附加处理就无法达到的高密度的烧结体。

具体而言，根据本发明，虽然根据粉末冶金用金属粉末的组成而有些不同，但作为一例，可期待比现有提高2％以上的相对密度。

其结果，作为一例，所获得的烧结体的相对密度可期待达到97％以上(优选98％以上，更优选98.5％以上)。具有这样范围的相对密度的烧结体尽管利用粉末冶金技术而具有无限接近于目标形状的形状，但仍具有与熔炼材料(溶製材)相媲美的卓越的机械特性，因此，几乎不用实施后加工即可适用于各种机械部件、结构件等。

并且，将含有本发明的粉末冶金用金属粉末和粘合剂的组合物成形之后进行脱脂、烧结而制造的烧结体的拉伸强度、0.2％耐力比使用现有的金属粉末进行同样的烧结而成的烧结体的拉伸强度、0.2％耐力更大。考虑这是因为通过使合金组成、粒子的结晶组织最优化，从而提高了金属粉末的烧结性，由此提高了所被制造的烧结体的机械特性。

并且，按上述那样制造的烧结体的表面成为高硬度的表面。具体而言，虽然根据粉末冶金用金属粉末的组成而有些不同，但作为一例，表面的维氏硬度期待达到570以上1200以下。并且，优选期待达到600以上1000以下。具有这样的硬度的烧结体具有特别高的耐久性。

需要注意的是，虽然即使不实施附加处理，烧结体也有足够高的密度和机械特性，但是为了谋求更进一步的高密度化及机械特性的提高，也可以实施各种附加处理。

作为该附加处理，例如，既可以是上述的HIP处理那样的谋求高密度化的附加处理，也可以是各种淬火处理、各种深冷处理、各种回火处理等。既可以单独进行这些附加处理，也可以组合进行多种处理。

其中，在淬火处理中，对烧结体进行980℃以上1200℃以下左右、0.2小时以上3小时以下左右的加热，然后，进行骤冷的处理。由此，虽然根据粉末冶金用金属粉末的组成而有不同，但能够使奥氏体的晶体结构变化为马氏体的晶体结构。因此，该处理在例如制造包含马氏体的晶体结构的烧结体时适合采用。

需要注意的是，淬火处理中的骤冷可以采用水冷、油冷等。

另外，深冷处理是通过冷却而使在淬火处理中没有转化为马氏体的晶体结构而残留的奥氏体的晶体结构转换为马氏体的处理。残留的奥氏体的晶体结构大多会随着时间的推移而转化为马氏体，但此时，由于伴有烧结体的体积变化，因而伴有烧结体的尺寸随着时间而变化的不良情况。于是，通过在淬火处理后进行深冷处理，从而能够使残留的奥氏体的晶体结构半强制性地转化为马氏体，能够预防随着时间推移而尺寸发生变化这种不良情况的出现。

烧结体的冷却例如采用干冰、二氧化碳气体、液氮等。

深冷处理的温度优选为0℃以下左右，时间优选为0.2小时以上3小时以下左右。

另外，回火处理是以低于淬火处理的温度对淬火处理后的烧结体再次加热的处理。由此，能够在降低烧结体的硬度的同时，赋予其韧性。

回火处理的温度优选为100℃以上200℃以下左右，时间优选为0.3小时以上5小时以下左右。

另外，在上述的烧成工序、各种附加处理中，金属粉末中(烧结体中)的轻元素挥发，最终获得的烧结体的组成也存在与金属粉末中的组成稍微变化的情况。

例如，对于C，虽然随工序条件、处理条件而有所不同，但是，其在最终烧结体中的含有率有可能在其在粉末冶金用金属粉末中的含有率的5％以上100％以下的范围内(优选30％以上100％以下的范围内)变化。

另外，对于O，虽然随工序条件、处理条件而有所不同，但是，其在最终烧结体中的含有率也有可能在其在粉末冶金用金属粉末中的含有率的1％以上50％以下的范围内(优选3％以上50％以下的范围内)变化。

另一方面，如上所述，作为根据需要而进行的附加处理的一环，制造出的烧结体也可以被供于HIP处理，但是，即使进行HIP处理，发挥不出足够效果的情况也多。在HIP处理中，虽然能够谋求烧结体的进一步的高密度化，但是，在本发明中所获得的烧结体在烧成工序的结束时间点就原本已经实现了充分的高密度化。因此，即使再实施HIP处理也难以有更进一步的高密度化。

而且，在HIP处理中，需要经由压力介质对被处理物进行加压，因而有可能使被处理物受到污染、或者伴随污染而使被处理物的组成、物性发生意外的变化、或者伴随污染使被处理物变色。另外，由于被加压，因而在被处理物内会产生残余应力或使其增加，有可能随着其被经时地释放而导致变形、尺寸精度下降等不良情况的发生。

与此相反，根据本发明，由于不实施这种HIP处理即可制造密度足够高的烧结体，因而能够获得与实施了HIP处理时同样的实现了高密度化以及高强度化的烧结体。而且，在这种烧结体中，污染、变色、组成和物性的意外变化等少，产生变形、尺寸精度下降等不良情况也少。因此，根据本发明，能够高效地制造机械强度及尺寸精度高、耐久性卓越的烧结体。

并且，根据本发明所制造的烧结体几乎不需要以提高机械特性为目的的附加处理，因此，组成、结晶组织易于在整个烧结体上变得均匀。因此，结构上的各向同性高，不管形状如何，对来自所有方位的负荷的耐久性均卓越。

需要注意的是，在这样制造出的烧结体中，确认其表面附近的空孔率大多都比内部的空孔率相对地小。成为这样的理由虽不明确，但可举出由于添加第一元素和第二元素，从而烧结反应在表面附近比在成形体的内部更易进行。

具体而言，在将烧结体的表面附近的空孔率设为A1、将烧结体内部的空孔率设为A2时，A2-A1优选为0.1％以上3％以下，更优选为0.2％以上2％以下。A2-A1处于该范围的烧结体具有必要且充分的机械强度，可以使表面容易地平坦化。即，通过研磨该烧结体的表面，能够获得镜面性高的表面。

这样的镜面性高的烧结体不仅机械强度高，而且美观性也佳。因此，该烧结体也非常适合用于要求优越的美丽外观的用途。

需要注意的是，烧结体的表面附近的空孔率A1是指在烧结体的截面中以离表面50μm的深度位置为中心在半径25μm的范围内的空孔率。另外，烧结体的内部空孔率A2是指在烧结体的截面中以离表面300μm的深度位置为中心在半径25μm的范围内的空孔率。这些空孔率是利用扫描式电子显微镜观察烧结体的截面，并用所述范围的面积除存在于所述范围内的空孔的面积而得到的值。

以上，基于优选实施方式，对本发明的粉末冶金用金属粉末、复合物、造粒粉末以及烧结体进行了说明，但本发明并不限定于此。

并且，本发明的烧结体例如被应用于汽车用零部件、自行车用零部件、铁路车辆用零部件、船舶用零部件、飞机用零部件、太空运输机(例如火箭等)用零部件这样的运输设备用零部件；个人电脑用零部件、手机终端用零部件这样的电子设备用零部件；冰箱、洗衣机、冷暖气机这样的电气设备用零部件；机床、半导体制造装置这样的机械用零部件；核电站、火电站、水电站、炼油厂、化工联合厂这样的工厂车间用零部件；钟表用零部件、金属餐具、珠宝饰品、眼镜框这样的装饰品；除此之外，还被应用于所有的结构件。

实施例

接下来，对本发明的实施例进行说明。

1.烧结体(Zr-Nb系)的制造

(样品No.1)

[1]首先，准备通过水雾化法制造的表1所示组成的金属粉末。

另外，表1所示的粉末的组成通过电感耦合高频等离子体发光分析法(ICP分析法)来鉴定(同定)、定量。需要注意的是，在ICP分析中使用了(株式会社)日本理学制造的ICP装置(CIROS120型)。另外，在C的鉴定、定量中，使用了LECO公司制造的碳/硫分析装置(CS-200)。进而，在O的鉴定、定量中使用了LECO公司制造的氧/氮分析装置(TC-300/EF-300)。

[2]接着，以质量比9：1的方式称量并混合金属粉末和聚丙烯与蜡的混合物(有机粘合剂)，得到混合原料。

[3]接着，将该混合原料在混揉机中混炼(混練)，得到复合物。

[4]接着，在以下所示的成形条件下，用注射成形机将该复合物成形，制作成形体。

＜成形条件＞

·材料温度：150℃

·注射压力：11MPa(110kgf/cm²)

[5]接着，在以下所示的脱脂条件下对所得到的成形体实施热处理(脱脂处理)，得到脱脂体。

＜脱脂条件＞

·脱脂温度：500℃

·脱脂时间：1个小时(在脱脂温度下的保持时间)

·脱脂气氛：氮气氛

[6]接着，在以下所示的烧成条件下对所得到的脱脂体进行烧成(焼成)。由此，得到烧结体。需要注意的是，烧结体的形状设为直径10mm、厚度5mm的圆筒形状。

＜烧成条件＞

·烧成温度：1200℃

·烧成时间：3个小时(在烧成温度下的保持时间)

·烧成气氛：氩气氛

[7]接着，在以下所示的条件下对所得到的烧结体实施淬火处理。

＜淬火处理条件＞

·淬火温度：980℃

·淬火时间：4个小时

·淬火气氛：氩气氛

·冷却方法：水冷

[8]接着，在以下所示的条件下对实施了淬火处理的烧结体实施深冷处理。

＜深冷处理条件＞

·深冷处理温度：-196℃

·深冷处理时间：2个小时

[9]接着，在以下所示的条件下对实施了深冷处理的烧结体实施回火处理。

＜回火处理条件＞

·回火处理温度：210℃

·回火处理时间：4个小时

(样品No.2～67)

除了如表1或表2所示那样变更了粉末冶金用金属粉末的组成等以外，分别与样品No.1的烧结体的制造方法同样地得到了烧结体。需要注意的是，样品No.36、67的烧结体在烧成后以下述的条件实施了HIP处理。另外，样品No.28～30、57～59的烧结体分别是使用通过气体雾化法制造的金属粉末而得到的烧结体。需要注意的是，在表1、表2中，在备考栏中标注为“气体”。

＜HIP处理条件＞

·加热温度：1100℃

·加热时间：2个小时

·施加的压力：100Mpa

表1

表2

需要注意的是，在表1、表2中，将各样品No.的烧结体中相当于本发明的烧结体作为“实施例”，将不相当于本发明的烧结体作为“比较例”。

另外，虽然在各烧结体中含有微量的杂质，但在表1、表2中省略了记录。

(样品No.68)

[1]首先，与样品No.1的情况同样，通过水雾化法制造了表3所示的组成的金属粉末。

[2]接着，通过喷雾干燥法，对金属粉末进行了造粒。此时使用的粘合剂为聚乙烯醇，相对于金属粉末100质量份使用了1质量份的量。另外，相对于聚乙烯醇1质量份使用了50质量份的溶剂(离子交换水)。由此，得到了平均粒径为50μm的造粒粉末。

[3]接着，在以下所示的成形条件下对该造粒粉末进行压粉成形。需要注意的是，在该成形中使用了压模机。另外，所制作的成形体的形状设为边长20mm(20mm角)的立方体形状。

＜成形条件＞

·材料温度：90℃

·成形压力：600MPa(6t/cm²)

[4]接着，在以下所示的脱脂条件下对所得到的成形体实施热处理(脱脂处理)，得到了脱脂体。

＜脱脂条件＞

·脱脂温度：450℃

·脱脂时间：2个小时(在脱脂温度下的保持时间)

·脱脂气氛：氮气氛

[5]接着，在以下所示的烧成条件下对所得到的脱脂体进行烧成。由此，得到了烧结体。

＜烧成条件＞

·烧成温度：1200℃

·烧成时间：3个小时(在烧成温度下的保持时间)

·烧成气氛：氩气氛

[6]接着，在以下所示的条件下对所得到的烧结体实施淬火处理。

＜淬火处理条件＞

·淬火温度：980℃

·淬火时间：4个小时

·淬火气氛：氩气氛

·冷却方法：水冷

[7]接着，在以下所示的条件下对实施了淬火处理的烧结体实施深冷处理。

＜深冷处理条件＞

·深冷处理温度：-196℃

·深冷处理时间：2个小时

[8]接着，在以下所示的条件下对实施了深冷处理的烧结体实施回火处理。

＜回火处理条件＞

·回火处理温度：210℃

·回火处理时间：4个小时

(样品No.69～84)

除了如表3所示那样变更了粉末冶金用金属粉末的组成等以外，分别与样品No.68时同样地得到了烧结体。需要注意的是，样品No.84的烧结体在烧成后以下述的条件实施了HIP处理。

＜HIP处理条件＞

·加热温度：1100℃

·加热时间：2个小时

·施加的压力：100Mpa

表3

需要注意的是，在表3中，将各样品No.的粉末冶金用金属粉末及烧结体中相当于本发明的作为“实施例”，将不相当于本发明的作为“比较例”。

另外，虽然在各烧结体中含有微量的杂质，但在表3中省略了记录。

2.金属粉末(Zr-Nb系)的评价

接着，对于表1～3中所示的各样品No.的粉末冶金用金属粉末的粒子的截面，通过TEM评价了结晶组织。

其结果，在对应于实施例的粉末冶金用金属粉末中，Fe基合金结晶的平均数均为1个以上5个以下。具体而言，平均数的最小值为1.2个，平均数的最大值为4.6个。

另外，在对应于实施例的粉末冶金用金属粉末中，Fe基合金结晶的圆当量直径均为粒子的圆当量直径的1％以上100％以下。具体而言，Fe基合金结晶的圆当量直径与粒子的圆当量直径的比例中，最小值为2％，最大值为84％。

另一方面，在对应于比较例的粉末冶金用金属粉末中，Fe基合金结晶的平均数均为6个以上。具体而言，平均数的最小值为8.4个，平均数的最大值为256个。

需要注意的是，虽未在各表中记录，但对由除了不含有Mn和Ni两者以外其余均与表1～3中所示同样的组成构成的金属粉末也进行了与上述同样的评价，结果仍然是，对应于实施例的粉末冶金用金属粉末的粒子中所含有的Fe基合金结晶的平均数为1个以上5个以下。

3.烧结体(Zr-Nb系)的评价

3.1相对密度的评价

对于表1～3中所示的各样品No.的烧结体，依照JIS Z 2501(2000)中规定的测定烧结金属材料的密度的方法对烧结密度进行了测定，并参照用于制造各烧结体的粉末冶金用金属粉末的真密度，算出了各烧结体的相对密度。

将算出结果示于表4～6。

3.2硬度的评价

对于表1～3中所示的各样品No.的烧结体，依照JIS Z 2244(2009)中规定的维氏硬度试验的试验方法，测定了维氏硬度。

然后，按照以下的评价标准，对所测得的硬度，进行了评价。

＜维氏硬度的评价标准＞

A：维氏硬度为495以上

F：维氏硬度不足495

将评价结果示于表4～6。

3.3拉伸强度、0.2％耐力以及伸展性的评价

依照JIS Z 2241(2011)中规定的金属材料拉伸试验方法，对表1～3中所示的各样品No.的烧结体测定了拉伸强度、0.2％耐力以及伸展性。

然后，按照以下的评价标准，对所测得的这些物性值进行了评价。

＜拉伸强度的评价标准＞

A:烧结体的拉伸强度非常大(1800MPa以上)

B:烧结体的拉伸强度大(1600MPa以上但不足1800MPa)

C:烧结体的拉伸强度稍大(1400MPa以上但不足1600MPa)

D:烧结体的拉伸强度稍小(1200MPa以上但不足1400MPa)

E:烧结体的拉伸强度小(1000MPa以上但不足1200MPa)

F:烧结体的拉伸强度非常小(800MPa以上但不足1000MPa)

G:烧结体的拉伸强度特别小(不足800MPa)

<0.2％耐力的评价标准>

A:烧结体的0.2％耐力非常大(1200MPa以上)

B:烧结体的0.2％耐力大(1100MPa以上但不足1200MPa)

C:烧结体的0.2％耐力稍大(1000MPa以上但不足1100MPa)

D:烧结体的0.2％耐力稍小(900MPa以上但不足1000MPa)

E:烧结体的0.2％耐力小(800MPa以上但不足900MPa)

F:烧结体的0.2％耐力非常小(700MPa以上但不足800MPa)

G:烧结体的0.2％耐力特别小(不足700MPa)

<伸展性的评价标准>

A:烧结体的伸展性非常大(7％以上)

B:烧结体的伸展性大(6％以上但不足7％)

C:烧结体的伸展性稍大(5％以上但不足6％)

D:烧结体的伸展性稍小(4％以上但不足5％)

E:烧结体的伸展性小(3％以上但不足4％)

F:烧结体的伸展性非常小(2％以上但不足3％)

G:烧结体的伸展性特别小(不足2％)

将以上的评价结果示于表4～6。

3.4疲劳强度的评价

对表1～3中所示的各样品No.的烧结体测定了疲劳强度。

需要注意的是，疲劳强度依照JIS Z 2273(1978)中规定的试验方法进行测定。另外，将相当于重复应力的载荷的施加波形设为交变的正弦波，将最小最大应力比(最小应力/最大应力)设为0.1。另外，将重复频率设为30Hz，将重复次数设为1×10⁷次。

然后，按照以下的评价标准对所测得的疲劳强度进行了评价。

<疲劳强度的评价标准>

A:烧结体的疲劳强度为575MPa以上

B:烧结体的疲劳强度为555MPa以上但不足575MPa

C:烧结体的疲劳强度为535MPa以上但不足555MPa

D:烧结体的疲劳强度为515MPa以上但不足535MPa

E:烧结体的疲劳强度为495MPa以上但不足515MPa

F:烧结体的疲劳强度不足495MPa

将以上的评价结果示于表4～6。

表4

表5

表6

由表4～6可以明显确认，相当于实施例的烧结体与相当于比较例的烧结体(实施了HIP处理的烧结体除外。)相比，相对密度更高。并且，可以确认，关于拉伸强度、0.2％耐力以及伸展性等特性，也存在显著性差异。

另一方面，在相当于实施例的烧结体与实施了HIP处理的烧结体之间比较了各物性值，结果可确认均为同等程度。

另外，虽未在各表中记录，但对使用由除了不含有Mn和Ni两者以外其余均与表1～3中所示同样的组成构成的金属粉末所制得的烧结体也进行了与上述同样的评价，结果仍然是，使用对应于实施例的粉末冶金用金属粉末而制造出的烧结体的相对密度及机械特性分别良好。

4.烧结体(Hf-Nb系)的制造

(样品No.85～105)

除了如表7所示那样变更了粉末冶金用金属粉末的组成等以外，分别与样品No.1的烧结体的制造方法同样地得到了烧结体。需要注意的是，对于样品No.105的烧结体，在烧成后，以下述的条件实施了HIP处理。

＜HIP处理条件＞

·加热温度：1100℃

·加热时间：2个小时

·施加的压力：100Mpa

表7

需要注意的是，在表7中，将各样品No.的烧结体中相当于本发明的烧结体作为“实施例”，将不相当于本发明的烧结体作为“比较例”。

另外，虽然在各烧结体中含有微量的杂质，但在表7中省略了记录。

5.金属粉末(Hf-Nb系)的评价

接着，通过TEM，对表7中所示的各样品No.的粉末冶金用金属粉末的粒子的截面评价了结晶组织。

其结果，在对应于实施例的粉末冶金用金属粉末中，Fe基合金结晶的平均数均为1个以上5个以下。另外，在对应于实施例的粉末冶金用金属粉末中，Fe基合金结晶的圆当量直径均为粒子的圆当量直径的1％以上100％以下。

另一方面，在对应于比较例的粉末冶金用金属粉末中，Fe基合金结晶的平均数均为6个以上。

6.烧结体(Hf-Nb系)的评价

6.1相对密度的评价

依照JIS Z 2501(2000)中规定的烧结金属材料的密度测定方法，对表7中所示的各样品No.的烧结体测定了烧结密度，并参照用于制造各烧结体的粉末冶金用金属粉末的真密度，算出了各烧结体的相对密度。

将算出结果示于表8。

6.2硬度的评价

对表7中所示的各样品No.的烧结体，依照JIS Z 2244(2009)中规定的维氏硬度试验的方法，测定了维氏硬度。

然后，按照3.2中记载的评价标准对所测得的硬度进行了评价。

将评价结果示于表8。

6.3拉伸强度、0.2％耐力以及伸展性的评价

依照JIS Z 2241(2011)中规定的金属材料拉伸试验方法，对表7中所示的各样品No.的烧结体测定了拉伸强度、0.2％耐力以及伸展性。

然后，按照3.3中记载的评价标准，对所测得的物性值进行了评价。

将评价结果示于表8。

6.4疲劳强度的评价

与3.4同样地，对表7中所示的各样品No.的烧结体测定了疲劳强度。

然后，按照3.4中记载的评价标准，对所测得的疲劳强度进行了评价。

将评价结果示于表8。

表8

由表8可以明显确认，相当于实施例的烧结体与相当于比较例的烧结体(实施了HIP处理的烧结体除外。)相比，相对密度更高。并且，可以确认，关于拉伸强度、0.2％耐力以及伸展性等特性，也存在显著性差异。

7.烧结体(Ti-Nb系)的制造

(样品No.106～118)

除了如表9所示那样变更了粉末冶金用金属粉末的组成等以外，分别与样品No.1的烧结体的制造方法同样地得到了烧结体。

(样品No.119)

混合金属粉末、平均粒径为40μm的Ti粉末以及平均粒径为25μm的Nb粉末，调配了混合粉。需要注意的是，当调配混合粉时，调整了金属粉末、Ti粉末以及Nb粉末的各混合量，以使混合粉的组成为表9中所示的组成。

接着，使用该混合粉，与样品No.1的烧结体的制造方法同样地得到了烧结体。

表9

需要注意的是，在表9中，将各样品No.的烧结体中相当于本发明的烧结体作为“实施例”，将不相当于本发明的烧结体作为“比较例”。

另外，虽然在各烧结体中含有微量的杂质，但在表9中省略了记录。

8.金属粉末(Ti-Nb系)的评价

接着，通过TEM，对表9中所示的各样品No.的粉末冶金用金属粉末的粒子的截面评价了结晶组织。

9.烧结体(Ti-Nb系)的评价

9.1相对密度的评价

依照JIS Z 2501(2000)中规定的烧结金属材料的密度测定方法，对表9中所示的各样品No.的烧结体测定了烧结密度，并参照用于制造各烧结体的粉末冶金用金属粉末的真密度，算出了各烧结体的相对密度。

将算出结果示于表10。

9.2硬度的评价

对表9中所示的各样品No.的烧结体，依照JIS Z 2244(2009)中规定的维氏硬度试验方法，测定了维氏硬度。

将评价结果示于表10。

9.3拉伸强度、0.2％耐力以及伸展性的评价

依照JIS Z 2241(2011)中规定的金属材料拉伸试验方法，对表9中所示的各样品No.的烧结体测定了拉伸强度、0.2％耐力以及伸展性。

将评价结果示于表10。

9.4疲劳强度的评价

与3.4同样地，对表9中所示的各样品No.的烧结体测定了疲劳强度。

将评价结果示于表10。

表10

由表10可以明显确认，相当于实施例的烧结体与相当于比较例的烧结体相比，相对密度更高。并且，可以确认，关于拉伸强度、0.2％耐力以及伸展性等特性，也存在显著性差异。

10.烧结体(Nb-Ta系)的制造

(样品No.120～132)

除了如表11所示那样变更了粉末冶金用金属粉末的组成等以外，分别与样品No.1的烧结体的制造方法同样地得到了烧结体。

表11

需要注意的是，在表11中，将各样品No.的烧结体中相当于本发明的烧结体作为“实施例”，将不相当于本发明的烧结体作为“比较例”。

另外，虽然在各烧结体中含有微量的杂质，但在表11中省略了记录。

11.金属粉末(Nb-Ta系)的评价

接着，通过TEM，对表11中所示的各样品No.的粉末冶金用金属粉末的粒子的截面评价了结晶组织。

12.烧结体(Nb-Ta系)的评价

12.1相对密度的评价

依照JIS Z 2501(2000)中规定的烧结金属材料的密度测定方法，对表11中所示的各样品No.的烧结体测定了烧结密度，并参照用于制造各烧结体的粉末冶金用金属粉末的真密度，算出了各烧结体的相对密度。

将算出结果示于表12。

12.2硬度的评价

对表11中所示的各样品No.的烧结体，依照JIS Z 2244(2009)中规定的维氏硬度试验方法，测定了维氏硬度。

将评价结果示于表12。

12.3拉伸强度、0.2％耐力以及伸展性的评价

依照JIS Z 2241(2011)中规定的金属材料拉伸试验方法，对表11中所示的各样品No.的烧结体测定了拉伸强度、0.2％耐力以及伸展性。

将评价结果示于表12。

12.4疲劳强度的评价

与3.4同样地，对表11中所示的各样品No.的烧结体测定了疲劳强度。

将评价结果示于表12。

表12

由表12可以明显确认，相当于实施例的烧结体与相当于比较例的烧结体相比，相对密度更高。并且，可以确认，关于拉伸强度、0.2％耐力以及伸展性等特性，也存在显著性差异。

13.烧结体(Y-Nb系)的制造

(样品No.133～145)

除了如表13所示那样变更了粉末冶金用金属粉末的组成等以外，分别与样品No.1的烧结体的制造方法同样地得到了烧结体。

表13

需要注意的是，在表13中，将各样品No.的烧结体中相当于本发明的烧结体作为“实施例”，将不相当于本发明的烧结体作为“比较例”。

另外，虽然在各烧结体中含有微量的杂质，但在表13中省略了记录。

14.金属粉末(Y-Nb系)的评价

接着，通过TEM，对表13中所示的各样品No.的粉末冶金用金属粉末的粒子的截面评价了结晶组织。

15.烧结体(Y-Nb系)的评价

15.1相对密度的评价

依照JIS Z 2501(2000)中规定的烧结金属材料的密度测定方法，对表13中所示的各样品No.的烧结体测定了烧结密度，并参照用于制造各烧结体的粉末冶金用金属粉末的真密度，算出了各烧结体的相对密度。

将算出结果示于表14。

15.2硬度的评价

对表13中所示的各样品No.的烧结体，依照JIS Z 2244(2009)中规定的维氏硬度试验方法，测定了维氏硬度。

将评价结果示于表14。

15.3拉伸强度、0.2％耐力以及伸展性的评价

依照JIS Z 2241(2011)中规定的金属材料拉伸试验方法，对表13中所示的各样品No.的烧结体测定了拉伸强度、0.2％耐力以及伸展性。

将评价结果示于表14。

15.4疲劳强度的评价

与3.4同样地，对表13中所示的各样品No.的烧结体测定了疲劳强度。

将评价结果示于表14。

表14

由表14可以明显确认，相当于实施例的烧结体与相当于比较例的烧结体相比，相对密度更高。并且，可以确认，关于拉伸强度、0.2％耐力以及伸展性等特性，也存在显著性差异。

16.烧结体(V-Nb系)的制造

(样品No.146～158)

除了如表15所示那样变更了粉末冶金用金属粉末的组成等以外，分别与样品No.1的烧结体的制造方法同样地得到了烧结体。

表15

需要注意的是，在表15中，将各样品No.的烧结体中相当于本发明的烧结体作为“实施例”，将不相当于本发明的烧结体作为“比较例”。

另外，虽然在各烧结体中含有微量的杂质，但在表15中省略了记录。

17.金属粉末(V-Nb系)的评价

接着，通过TEM，对表15中所示的各样品No.的粉末冶金用金属粉末的粒子的截面评价了结晶组织。

18.烧结体(V-Nb系)的评价

18.1相对密度的评价

依照JIS Z 2501(2000)中规定的烧结金属材料的密度测定方法，对表15中所示的各样品No.的烧结体测定了烧结密度，并参照用于制造各烧结体的粉末冶金用金属粉末的真密度，算出了各烧结体的相对密度。

将算出结果示于表16。

18.2硬度的评价

对表15中所示的各样品No.的烧结体，依照JIS Z 2244(2009)中规定的维氏硬度试验方法，测定了维氏硬度。

将评价结果示于表16。

18.3拉伸强度、0.2％耐力以及伸展性的评价

依照JIS Z 2241(2011)中规定的金属材料拉伸试验方法，对表15中所示的各样品No.的烧结体测定了拉伸强度、0.2％耐力以及伸展性。

将评价结果示于表16。

18.4疲劳强度的评价

与3.4同样地，对表15中所示的各样品No.的烧结体测定了疲劳强度。

将评价结果示于表16。

表16

由表16可以明显确认，相当于实施例的烧结体与相当于比较例的烧结体相比，相对密度更高。并且，可以确认，关于拉伸强度、0.2％耐力以及伸展性等特性，也存在显著性差异。

19.烧结体(Ti-Zr系)的制造

(样品No.159～171)

除了如表17所示那样变更了粉末冶金用金属粉末的组成等以外，分别与样品No.1的烧结体的制造方法同样地得到了烧结体。

表17

需要注意的是，在表17中，将各样品No.的烧结体中相当于本发明的烧结体作为“实施例”，将不相当于本发明的烧结体作为“比较例”。

另外，虽然在各烧结体中含有微量的杂质，但在表17中省略了记录。

20.金属粉末(Ti-Zr系)的评价

接着，通过TEM，对表17中所示的各样品No.的粉末冶金用金属粉末的粒子的截面评价了结晶组织。

21.烧结体(Ti-Zr系)的评价

21.1相对密度的评价

依照JIS Z 2501(2000)中规定的烧结金属材料的密度测定方法，对表17中所示的各样品No.的烧结体测定了烧结密度，并参照用于制造各烧结体的粉末冶金用金属粉末的真密度，算出了各烧结体的相对密度。

将算出结果示于表18。

21.2硬度的评价

对表17中所示的各样品No.的烧结体，依照JIS Z 2244(2009)中规定的维氏硬度试验方法，测定了维氏硬度。

将评价结果示于表18。

21.3拉伸强度、0.2％耐力以及伸展性的评价

依照JIS Z 2241(2011)中规定的金属材料拉伸试验方法，对表17中所示的各样品No.的烧结体测定了拉伸强度、0.2％耐力以及伸展性。

将评价结果示于表18。

21.4疲劳强度的评价

与3.4同样地，对表17中所示的各样品No.的烧结体测定了疲劳强度。

将评价结果示于表18。

表18

由表18可以明显确认，相当于实施例的烧结体与相当于比较例的烧结体相比，相对密度更高。并且，可以确认，关于拉伸强度、0.2％耐力以及伸展性等特性，也存在显著性差异。

22.烧结体(Zr-Ta系)的制造

(样品No.172～184)

除了如表19所示那样变更了粉末冶金用金属粉末的组成等以外，分别与样品No.1的烧结体的制造方法同样地得到了烧结体。

表19

需要注意的是，在表19中，将各样品No.的烧结体中相当于本发明的烧结体作为“实施例”，将不相当于本发明的烧结体作为“比较例”。

另外，虽然在各烧结体中含有微量的杂质，但在表19中省略了记录。

23.金属粉末(Zr-Ta系)的评价

接着，通过TEM，对表19中所示的各样品No.的粉末冶金用金属粉末的粒子的截面评价了结晶组织。

24.烧结体(Zr-Ta系)的评价

24.1相对密度的评价

依照JIS Z 2501(2000)中规定的烧结金属材料的密度测定方法，对表19中所示的各样品No.的烧结体测定了烧结密度，并参照用于制造各烧结体的粉末冶金用金属粉末的真密度，算出了各烧结体的相对密度。

将算出结果示于表20。

24.2硬度的评价

对表19中所示的各样品No.的烧结体，依照JIS Z 2244(2009)中规定的维氏硬度试验方法，测定了维氏硬度。

将评价结果示于表20。

24.3拉伸强度、0.2％耐力以及伸展性的评价

依照JIS Z 2241(2011)中规定的金属材料拉伸试验方法，对表19中所示的各样品No.的烧结体测定了拉伸强度、0.2％耐力以及伸展性。

将评价结果示于表20。

24.4疲劳强度的评价

与3.4同样地，对表19中所示的各样品No.的烧结体测定了疲劳强度。

将评价结果示于表20。

表20

由表20可以明显确认，相当于实施例的烧结体与相当于比较例的烧结体相比，相对密度更高。并且，可以确认，关于拉伸强度、0.2％耐力以及伸展性等特性，也存在显著性差异。

25.烧结体(Zr-V系)的制造

(样品No.185～197)

除了如表21所示那样变更了粉末冶金用金属粉末的组成等以外，分别与样品No.1的烧结体的制造方法同样地得到了烧结体。

表21

需要注意的是，在表21中，将各样品No.的烧结体中相当于本发明的烧结体作为“实施例”，将不相当于本发明的烧结体作为“比较例”。

另外，虽然在各烧结体中含有微量的杂质，但在表21中省略了记录。

26.金属粉末(Zr-V系)的评价

接着，通过TEM，对表21中所示的各样品No.的粉末冶金用金属粉末的粒子的截面评价了结晶组织。

27.烧结体(Zr-V系)的评价

27.1相对密度的评价

依照JIS Z 2501(2000)中规定的烧结金属材料的密度测定方法，对表21中所示的各样品No.的烧结体测定了烧结密度，并参照用于制造各烧结体的粉末冶金用金属粉末的真密度，算出了各烧结体的相对密度。

将算出结果示于表22。

27.2硬度的评价

对表21中所示的各样品No.的烧结体，依照JIS Z 2244(2009)中规定的维氏硬度试验方法，测定了维氏硬度。

将评价结果示于表22。

27.3拉伸强度、0.2％耐力以及伸展性的评价

依照JIS Z 2241(2011)中规定的金属材料拉伸试验方法，对表21中所示的各样品No.的烧结体测定了拉伸强度、0.2％耐力以及伸展性。

将评价结果示于表22。

27.4疲劳强度的评价

与3.4同样地，对表21中所示的各样品No.的烧结体测定了疲劳强度。

将评价结果示于表22。

表22

由表22可以明显确认，相当于实施例的烧结体与相当于比较例的烧结体相比，相对密度更高。并且，可以确认，关于拉伸强度、0.2％耐力以及伸展性等特性，也存在显著性差异。

28.烧结体的镜面性的评价

28.1表面附近和内部的空孔率的评价

首先，切断表23中所示的样品No.的烧结体，研磨截面。

接着，算出了表面附近的空孔率A1和内部的空孔率A2，并算出了A2-A1。

将以上的算出结果示于表23。

28.2镜面光泽度的评价

首先，对表23中所示的样品No.的烧结体实施了滚筒研磨处理。

接着，依照JIS Z 8741(1997)中规定的镜面光泽度的测定方法测定了烧结体的镜面光泽度。需要注意的是，光对烧结体表面的入射角设为60°，使用了镜面光泽度90、折射率1.500的玻璃作为用于算出镜面光泽度的基准面。然后，按照以下的评价标准评价了所测得的镜面光泽度。

<镜面光泽度的评价标准>

A:表面的镜面性非常高(镜面光泽度200以上)

B:表面的镜面性高(镜面光泽度150以上但不足200)

C:表面的镜面性稍高(镜面光泽度100以上但不足150)

D:表面的镜面性稍低(镜面光泽度60以上但不足100)

E:表面的镜面性低(镜面光泽度30以上但不足60)

F:表面的镜面性非常低(镜面光泽度不足30)

将以上的评价结果示于表23。

表23

由表23可以明显确认，相当于实施例的烧结体与相当于比较例的烧结体相比，镜面光泽度高。可认为其原因在于，由于烧结体的表面附近的空孔率特别小，所以光的散射被抑制，而正反射的比例增多。

Claims

1.一种粉末冶金用金属粉末，其特征在于，

具有粒子，

所述粒子含有Fe作为主成分，并且，

以按质量计10％以上30％以下的比例含有Cr；

以按质量计0.1％以上2％以下的比例含有C；

以按质量计0.2％以上1.5％以下的比例含有Si，以及

以按质量计0.2％以上0.8％以下的比例含有Mo，

在将选自由Ti、V、Y、Zr、Nb、Hf以及Ta所组成的组中的一种元素设为第一元素，将选自所述组中的在元素周期表中的族大于所述第一元素的一种元素、或者选自所述组中的在元素周期表中的族与所述第一元素相同且元素周期表中的周期大于所述第一元素的一种元素设为第二元素时，

所述粒子还以按质量计0.01％以上0.5％以下的比例含有所述第一元素；以及

以按质量计0.01％以上0.5％以下的比例含有所述第二元素，

其中，所述粒子的截面上的结晶的个数平均为1个以上5个以下。

2.根据权利要求1所述的粉末冶金用金属粉末，其特征在于，

在所述结晶中，Fe为主成分，

所述粒子还具有体积比所述结晶小且Si的含有率与Fe的含有率的比例比所述结晶大的区域。

3.根据权利要求1或2所述的粉末冶金用金属粉末，其特征在于，

在所述粒子的截面上，所述结晶的圆当量直径为所述粒子的圆当量直径的1％以上100％以下。

4.根据权利要求1或2所述的粉末冶金用金属粉末，其特征在于，

所述结晶具有马氏体的晶体结构。

5.一种复合物，其特征在于，包含：

权利要求1至4中任一项所述的粉末冶金用金属粉末；以及

粘合剂，将所述粉末冶金用金属粉末的粒子彼此粘结。

6.一种造粒粉末，其特征在于，

通过对权利要求1至4中任一项所述的粉末冶金用金属粉末造粒而成。

7.一种烧结体，其特征在于，

通过对权利要求1至4中任一项所述的粉末冶金用金属粉末进行烧结而制得。