JP2001271102A - Bulk forming method for nonequilibrium powder - Google Patents

Bulk forming method for nonequilibrium powder

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JP2001271102A JP2000088716A JP2000088716A JP2001271102A JP 2001271102 A JP2001271102 A JP 2001271102A JP 2000088716 A JP2000088716 A JP 2000088716A JP 2000088716 A JP2000088716 A JP 2000088716A JP 2001271102 A JP2001271102 A JP 2001271102A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique for bulk forming process of alloy powder having a nonequilibrium phase. SOLUTION: In this method, alloy powder is produced by a mechanical alloying method or a rapid solidifying method and having a nonequilibrium phase is mixed with metal powder, ceramics powder or the like. This powdery mixture is filled into a metallic pipe and is pressed and heated to produce a bulk form containing a dense nonequilibrium phase, and the obtained product is further subjected to roll forming together with the metallic pipe to produce a denser form.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、非平衡相を含む合
金粉末をバルク化するための固化成形方法に関する。さ
らに詳しくは、本発明は、非平衡相を含む合金粉末を加
圧しながら通電加熱することによってバルク状に固化成
形する技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solidification molding method for bulking an alloy powder containing a non-equilibrium phase. More specifically, the present invention relates to a technique for solidifying and forming a bulk of an alloy powder containing a non-equilibrium phase by heating the alloy powder while applying pressure.

【0002】[0002]

【従来の技術】非平衡相を含む合金粉末は機械的合金化
法や急冷凝固法によって作製することができる。しか
し、非平衡相が容易に結晶化するため、その固化成形は
非常に困難である。特に、非平衡相を残存したまま固化
成形することは熱エネルギーを利用して拡散による接合
を促進することができないため、成形体を作製すること
は難しい。
2. Description of the Related Art An alloy powder containing a non-equilibrium phase can be produced by a mechanical alloying method or a rapid solidification method. However, since the non-equilibrium phase is easily crystallized, its solidification molding is very difficult. In particular, it is difficult to produce a compact by solidifying and molding with the non-equilibrium phase remaining, because thermal energy cannot be used to promote bonding by diffusion.

【0003】これまでに、非平衡相の合金粉末をステン
レス製のパイプに充填して、圧延により固化成形する技
術(シース圧延技術)などが提案されているが、粉末を
充填したパイプ内を完全に脱気処理したうえで、さらに
パイプの両端を完全に封じ込む必要があり、工業的に利
用するには問題が残されている。
[0003] A technique has been proposed in which a non-equilibrium phase alloy powder is filled in a stainless steel pipe and solidified and formed by rolling (sheath rolling technique). After degassing, it is necessary to completely seal both ends of the pipe, and there remains a problem in industrial use.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】このような状況の中
で、本発明者らは、上記従来技術に鑑みて、上記従来技
術の問題点を解決するために鋭意研究した結果、非平衡
相を含む合金粉末を金属パイプの中に充填し、粉末と接
触する部分がパイプの内径より大きく外径より小さなパ
ンチにより加圧成形しながら、直接粉末に通電して加熱
することにより固化成形すると、結晶化温度以下で緻密
に成形できることを見いだし、本発明を完成した。本発
明は、非平衡相を含む合金粉末をプレス成形によって簡
単に固化成形する方法を提供するためになされたもので
ある。
Under these circumstances, the present inventors have made intensive studies to solve the problems of the above prior art in view of the above prior art. Filling the metal powder containing metal powder into a metal pipe and pressing it with a punch where the part in contact with the powder is larger than the inside diameter of the pipe and smaller than the outside diameter, while solidifying and molding by directly energizing and heating the powder, The present inventors have found that the molding can be carried out densely at a temperature below the formation temperature, and have completed the present invention. The present invention has been made to provide a method for easily solidifying and molding an alloy powder containing a non-equilibrium phase by press molding.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明は、以下の技術的手段から構成される。 (1)機械的合金化法や急冷凝固法で作製された非平衡
相を含む合金粉末を金属パイプに充填したのち、粉末と
接触する部分がパイプの内径以上で外径より小さなパン
チを用いて加圧を行いながら通電加熱によって粉末を固
化成形することを特徴とする非平衡粉末の成形方法。 (2)機械的合金化法や急冷凝固法で作製された非平衡
相を含む合金粉末に金属粉末を混合したのち、金属パイ
プに充填し、粉末と接触する部分がパイプの内径以上で
外径より小さいパンチを用いて加圧を行いながら通電加
熱によって粉末を固化成形することを特徴とする非平衡
粉末の成形方法。 (3)機械的合金化法や急冷凝固法で作製された非平衡
相を含む合金粉末にセラミックス粉末を混合したのち、
金属パイプに充填し、粉末と接触する部分がパイプの内
径以上で外径より小さいパンチを用いて加圧を行いなが
ら通電加熱によって粉末を固化成形することを特徴とす
る非平衡粉末の成形方法。 (4)機械的合金化法や急冷凝固法で作製された非平衡
相を含む合金粉末に無機あるいは有機の繊維状物質を混
合したのち、金属パイプに充填し、粉末と接触する部分
がパイプの内径以上で外径より小さいパンチを用いて加
圧を行いながら通電加熱によって固化成形することを特
徴とする非平衡粉末の成形方法。 (5)前記(1)〜(4)のいずれか1項に記載の方法
で作製された成形体を金属パイプごと圧延によって緻密
に成形することを特徴とする非平衡粉末の成形方法。
The present invention for solving the above-mentioned problems comprises the following technical means. (1) After filling an alloy powder containing a non-equilibrium phase produced by a mechanical alloying method or a rapid solidification method into a metal pipe, a portion in contact with the powder is larger than the inside diameter of the pipe and smaller than the outside diameter using a punch. A method for molding a non-equilibrium powder, comprising solidifying and molding a powder by applying current while applying pressure. (2) After mixing metal powder with alloy powder containing non-equilibrium phase prepared by mechanical alloying method or rapid solidification method, fill the metal pipe and contact the powder with the inner diameter of the pipe or more and the outer diameter A method for molding a non-equilibrium powder, comprising solidifying and molding a powder by applying current while applying pressure using a smaller punch. (3) After mixing ceramic powder with alloy powder containing non-equilibrium phase produced by mechanical alloying method or rapid solidification method,
A method for forming a non-equilibrium powder, comprising filling a metal pipe and solidifying and forming the powder by energizing and heating while applying pressure using a punch whose portion in contact with the powder is at least the inner diameter of the pipe and smaller than the outer diameter. (4) An inorganic or organic fibrous substance is mixed with an alloy powder containing a non-equilibrium phase produced by a mechanical alloying method or a rapid solidification method, and then mixed into a metal pipe. A method for molding a non-equilibrium powder, comprising solidifying and molding by energizing and heating while applying pressure using a punch having an inner diameter or more and a diameter smaller than the outer diameter. (5) A method for molding a non-equilibrium powder, wherein the molded body produced by the method according to any one of (1) to (4) is densely molded by rolling together with a metal pipe.

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】次に、本発明についてさらに詳細
に説明する。本発明は、熱をかけることにより結晶化す
る合金粉末を熱をかけることなく、成形用の型(金属パ
イプ)とともに変形させることにより、粉末に剪断力を
作用させて粉末間の接合を促進させ、バルク状の固化成
形体を作製するものである。本発明に用いる非平衡相を
含む合金粉末は、急冷凝固法や機械的合金化法により合
成された粉末が利用できる。これらの粉末として、例え
ば、単ロール法で作製されたアルミ合金やマグネシウム
合金、アトマイズ法で作製された鉄合金、メカニカルア
ロイング法で作製されたチタン合金が例示されるが、こ
れらに制限されない。粉末は非平衡相のみで構成されて
いる必要はなく、非平衡相と平衡相が混在していてもよ
い。なお、非平衡相は一般にはアモルファス相や準結晶
相などの加熱によって平衡相化する相をさす。合金粉末
の大きさは、特に指定しないが、一般的には1mm以下
の粉末が好ましい。
Next, the present invention will be described in more detail. The present invention deforms an alloy powder that crystallizes by applying heat together with a molding die (metal pipe) without applying heat, thereby applying a shearing force to the powder to promote bonding between the powders. And a bulk solidified molded body. As the alloy powder containing a non-equilibrium phase used in the present invention, a powder synthesized by a rapid solidification method or a mechanical alloying method can be used. Examples of these powders include, but are not limited to, aluminum alloys and magnesium alloys manufactured by a single roll method, iron alloys manufactured by an atomizing method, and titanium alloys manufactured by a mechanical alloying method. The powder does not need to be composed only of the non-equilibrium phase, and the non-equilibrium phase and the equilibrium phase may be mixed. The non-equilibrium phase generally refers to a phase that becomes an equilibrium phase by heating, such as an amorphous phase or a quasicrystalline phase. The size of the alloy powder is not particularly specified, but generally a powder of 1 mm or less is preferable.

【0007】非平衡相を含む合金粉末は、金属パイプの
中に充填する。充填方法は特に指定しないが、パイプの
中へ緻密に充填するため、振動を付与した充填方法やプ
レスや静水圧を利用した充填方法が利用できる。パイプ
の材質についても特に指定しないが、加圧により変形す
るとともに導電性のある材料が利用できる。一般的には
ステンレス鋼(SUS304)、軟鋼、チタン、アルミ
ニウムなどのパイプが利用できる。
[0007] The alloy powder containing the non-equilibrium phase is filled into a metal pipe. Although a filling method is not particularly specified, a filling method using vibration or a filling method using a press or a hydrostatic pressure can be used for densely filling the pipe. The material of the pipe is not particularly specified, but a material which is deformed by pressurization and has conductivity can be used. Generally, pipes of stainless steel (SUS304), mild steel, titanium, aluminum, etc. can be used.

【0008】非平衡相を含む合金粉末には、金属粉末、
セラミックス粉末、あるいは無機や有機の繊維状体を混
合してもよい。好適には、例えば、タングステン粉末や
タンタル粉末、イットリア粉末や硼化チタン粉末、カー
ボンファイバーなどが例示される。混合方法は、湿式混
合や乳鉢混合などの低エネルギーでの混合が利用でき
る。混合量については特に指定しないが、30体積%以
下の混合が好ましい。30体積%を越えると変形に必要
な圧力が大きくなり、装置への負担が大きくなる。
The alloy powder containing the non-equilibrium phase includes metal powder,
Ceramic powder or inorganic or organic fibrous materials may be mixed. Preferably, for example, tungsten powder, tantalum powder, yttria powder, titanium boride powder, carbon fiber and the like are exemplified. As a mixing method, low-energy mixing such as wet mixing or mortar mixing can be used. Although the mixing amount is not particularly specified, mixing of 30% by volume or less is preferable. If it exceeds 30% by volume, the pressure required for deformation increases, and the load on the device increases.

【0009】成形温度は非平衡相を含む合金粉末の結晶
化温度以下のできるだけ高温で行う必要がある。非平衡
相を含む合金粉末の結晶化温度付近では結晶化温度以下
であっても保持時間により結晶化が生じるため、注意が
必要である。例えば、結晶化温度が550℃であるメカ
ニカルアロイング合成したTi−Si合金は、480℃
で20分間保持すると結晶化してしまう。結晶化が生じ
ると局所的な発熱が生じ、成形体内に割れが発生する。
The molding temperature must be as high as possible but not higher than the crystallization temperature of the alloy powder containing the non-equilibrium phase. Care should be taken in the vicinity of the crystallization temperature of the alloy powder containing the non-equilibrium phase because crystallization occurs depending on the holding time even at a temperature lower than the crystallization temperature. For example, a mechanically alloyed Ti—Si alloy having a crystallization temperature of 550 ° C. is 480 ° C.
Crystallization for 20 minutes. When crystallization occurs, local heat generation occurs, and cracks occur in the molded body.

【0010】成形用のパンチには、粉末と接触する部分
の大きさが金属パイプの外径より小さく、内径以上の大
きさ有するものを用いる必要がある。本発明は、粉末と
接触する部分がパイプの内径以上で外径より小さなパン
チを用いることが重要である。パンチが金属パイプの外
径より大きい場合には金属パイプの変形が生じず、粉末
の緻密化が進行しない。また、内径より小さいパンチで
は従来のプレス成形と同じであり、非平衡相を含む粉末
は緻密化しない。粉末と接触する部分の大きさが金属パ
イプの外径より小さく、内径より大きい場合にのみ、パ
イプが樽状に変形して粉末には剪断力が作用する。一般
にはパンチの先端が円錐台形状になっているものが利用
できる。好適には、超硬性(WC−10%Co)の円錐
台形状の超硬パンチが使用されるが、これに制限されな
い。
It is necessary to use a molding punch having a portion in contact with the powder having a size smaller than the outer diameter of the metal pipe and larger than the inner diameter. In the present invention, it is important to use a punch whose portion in contact with the powder is larger than the inner diameter of the pipe and smaller than the outer diameter. If the punch is larger than the outer diameter of the metal pipe, no deformation of the metal pipe occurs, and the densification of the powder does not proceed. Also, punches smaller than the inner diameter are the same as in conventional press molding, and powder containing a non-equilibrium phase is not densified. Only when the size of the portion in contact with the powder is smaller than the outer diameter of the metal pipe and larger than the inner diameter, the pipe is deformed into a barrel shape and a shear force acts on the powder. Generally, a punch having a truncated conical tip can be used. Preferably, a carbide-shaped (WC-10% Co) frustoconical carbide punch is used, but is not limited thereto.

【0011】成形に用いる装置は特に指定しないが、加
熱機構として通電を利用している加圧成形装置が使用で
きる。具体的には、放電プラズマ焼結機やパルス通電焼
結装置が利用できる。成形時の加圧力は特に指定しない
が、パンチの先端を円錐台形状にすることによって、粉
末に大きな成形力を与えることができる。非平衡相を含
む粉末の固化成形では、200MPa以上の圧力を粉末
にかけることが望ましい。
The apparatus used for molding is not particularly specified, but a pressure molding apparatus using electric current as a heating mechanism can be used. Specifically, a discharge plasma sintering machine or a pulse current sintering machine can be used. The pressing force at the time of molding is not particularly specified, but by forming the tip of the punch into a truncated cone shape, a large molding force can be applied to the powder. In solidification molding of a powder containing a non-equilibrium phase, it is desirable to apply a pressure of 200 MPa or more to the powder.

【0012】加圧方法については特に指定しないが、油
圧プレスや機械的な機構による加圧が利用できる。た
だ、加熱を通電により行うため、加圧に用いる治具は導
電性を有するものを用いなければならず、金属製の治具
が好ましい。
Although there is no particular limitation on the pressurizing method, pressurization by a hydraulic press or a mechanical mechanism can be used. However, since heating is performed by energization, a jig used for pressurization must have conductivity, and a metal jig is preferable.

【0013】加熱雰囲気は特に指定しないが、非平衡相
を含む粉末の表面が酸化しないように、真空雰囲気や不
活性ガス雰囲気を用いることが好ましい。
The heating atmosphere is not particularly specified, but it is preferable to use a vacuum atmosphere or an inert gas atmosphere so that the surface of the powder containing the non-equilibrium phase is not oxidized.

【0014】本発明で得られた成形体は、非平衡相を含
むバルク状成形体であり、圧延によりさらに残存する気
孔を破壊し、95%以上の密度を有する緻密な成形体を
得ることができる。圧延は成形体を金属パイプに入れた
まま行う必要があり、一般の圧延機が使用できる。ま
た、圧延は室温が好ましいが、非平衡相を含む合金粉末
の結晶化温度以下の加熱下でも可能である。
The compact obtained by the present invention is a bulk compact containing a non-equilibrium phase, and can further destroy remaining pores by rolling to obtain a dense compact having a density of 95% or more. it can. Rolling needs to be performed with the compact placed in a metal pipe, and a general rolling mill can be used. Rolling is preferably performed at room temperature, but can be performed under heating at or below the crystallization temperature of the alloy powder containing the non-equilibrium phase.

【0015】以下、実施例で本発明をさらに具体的に説
明する。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.

【実施例】実施例1 チタン粉末(和光純薬製試薬特級)7.4gとシリコン
粉末(和光純薬製試薬特級)2.6gを200時間の機
械的合金化処理によりアモルファス相を含有する合金粉
末を作製した。得られた粉末を内径4mm、外径6m
m、高さ3mmのステンレス鋼(SUS304)製のパ
イプにプレスにより充填し、放電プラズマ焼結装置によ
り真空中にて固化成形した。パンチは粉末と接触する部
分がφ5mmで先端に45°の勾配がついている超硬性
(WC−10%Co)の円錐台形状の超硬パンチを用い
た。結晶化温度約500℃以下の350℃まで加熱し、
3分間保持することによって焼結を行った。なお、粉末
と接触する部分での加圧力は800MPaになるように
した。
Example 1 7.4 g of titanium powder (special grade reagent manufactured by Wako Pure Chemical) and 2.6 g of silicon powder (special grade reagent manufactured by Wako Pure Chemical) were alloyed with amorphous phase by mechanical alloying treatment for 200 hours. A powder was made. The obtained powder has an inner diameter of 4 mm and an outer diameter of 6 m.
A pipe made of stainless steel (SUS304) having a height of 3 mm and a height of 3 mm was filled with a press and solidified and formed in a vacuum using a discharge plasma sintering apparatus. The punch used was a carbide (WC-10% Co) frustoconical carbide punch having a portion in contact with the powder having a diameter of 5 mm and a tip having a slope of 45 °. Heating to 350 ° C. below the crystallization temperature of about 500 ° C.
Sintering was performed by holding for 3 minutes. In addition, the pressing force in the part which contacts a powder was 800 MPa.

【0016】金属パイプは樽状に変形しており、成形体
が作製できた。得られた成形体は2mmの厚みを有して
おり、粉末とほぼ同じ量のアモルファス相を含有してい
た。
The metal pipe was deformed into a barrel shape, and a molded product was produced. The resulting compact had a thickness of 2 mm and contained approximately the same amount of amorphous phase as the powder.

【0017】実施例2 溶解したAl−15原子%Cr粉末を単ロール法によっ
て急冷し、粉砕して準結晶を含む粉末を作製した。この
粉末に2体積%のカーボンファイバー(20μm径)を
乳鉢にて混合したのち、内径4mm、外径6mm、高さ
3mmのステンレス鋼(SUS304)製のパイプにプ
レスにより充填し、放電プラズマ焼結装置により真空中
で固化成形した。パンチは粉末と接触する部分がφ5m
mで先端に45°の勾配がついている超硬性(WC−1
0%Co)の円錐台形状の超硬パンチを用いた。結晶化
温度約400℃以下の350℃まで加熱し、3分間保持
することによって焼結を行った。なお、粉末と接触する
部分での加圧力は800MPaになるようにした。
Example 2 A melted Al-15 atomic% Cr powder was quenched by a single roll method and pulverized to produce a powder containing quasicrystals. This powder was mixed with 2% by volume of carbon fiber (20 μm diameter) in a mortar, and then filled into a stainless steel (SUS304) pipe having an inner diameter of 4 mm, an outer diameter of 6 mm, and a height of 3 mm by pressing, and spark plasma sintering. It was solidified and molded in a vacuum using an apparatus. The part of the punch that comes into contact with the powder is φ5m
m with a 45 ° gradient at the tip (WC-1
A 0% Co) frustoconical carbide punch was used. The sintering was performed by heating to 350 ° C. below the crystallization temperature of about 400 ° C. and holding for 3 minutes. In addition, the pressing force in the part which contacts a powder was 800 MPa.

【0018】金属パイプは樽状に変形しており、一部成
形体との圧着がみられたものの、緻密な成形体が得られ
た。得られた成形体は厚みが2mm程度で、準結晶を含
むバルク体であった。
The metal pipe was deformed into a barrel shape, and although a part of the metal pipe was pressed against the molded body, a dense molded body was obtained. The obtained molded body was a bulk body having a thickness of about 2 mm and containing quasicrystals.

【0019】実施例3 溶解したLa−25原子%Ni−20原子%Al合金を
急冷したのち、粉砕してアモルファス相を含む合金粉末
を作製した。得られた合金粉末に5原子%のTiB2 粉
末を乳鉢にて混合したのち、内径4mm、外径6mm、
高さ3mmのステンレス鋼(SUS304)製のパイプ
に振動機により充填し、放電プラズマ焼結装置により真
空中で固化成形した。パンチは粉末と接触する部分がφ
5mmで先端に45°の勾配がついている超硬性(WC
−10%Co)の円錐台形状の超硬パンチを用いた。結
晶化温度約300℃以下の250℃まで加熱し、5分間
保持することによって焼結した。なお、粉末と接触する
部分での加圧力は500MPaになるようにした。
Example 3 A molten La-25 at% Ni-20 at% Al alloy was quenched and then pulverized to produce an alloy powder containing an amorphous phase. After 5 atomic% TiB2 powder was mixed with the obtained alloy powder in a mortar, the inner diameter was 4 mm, the outer diameter was 6 mm,
A 3 mm high stainless steel (SUS304) pipe was filled with a vibrator and solidified and formed in a vacuum by a discharge plasma sintering apparatus. The part of the punch that contacts the powder is φ
Carbide with 5mm and 45 ° gradient at the tip (WC
A −10% Co) frustum-shaped carbide punch was used. The sintering was performed by heating to 250 ° C. below the crystallization temperature of about 300 ° C. and holding for 5 minutes. In addition, the pressing force in the part which contacts a powder was 500 MPa.

【0020】金属パイプは樽状に変形しており、緻密な
成形体が得られた。得られた成形体はわずかにアモルフ
ァス相が減少していたが、TiB2 粒子を囲むようにア
モルファス相が存在する成形体であった。
The metal pipe was deformed in a barrel shape, and a dense compact was obtained. Although the obtained compact had a slight decrease in the amorphous phase, the compact had an amorphous phase surrounding the TiB2 particles.

【0021】実施例4 チタン粉末(和光純薬製試薬)5.6gに鉄粉末(アト
マイズ粉末)4.4gを混合して400時間の機械的合
金化法によりアモルファス相を含む粉末を合成した。得
られた粉末に5質量%の酸化イットリウム粉末を乳鉢に
て混合し、内径4mm、外径6mm、高さ5mmのチタ
ン製のパイプに充填し、放電プラズマ焼結装置により真
空中にて固化成形した。パンチは粉末と接触する部分が
φ5mmで先端に45°の勾配がついている超硬性(W
C−10%Co)の円錐台形状の超硬パンチを用いた。
結晶化温度約400℃以下の320℃まで加熱すること
によって焼結した。なお、粉末と接触する部分での加圧
力は800MPaになるようにした。
Example 4 4.4 g of iron powder (atomized powder) was mixed with 5.6 g of titanium powder (reagent made by Wako Pure Chemical Industries), and a powder containing an amorphous phase was synthesized by a mechanical alloying method for 400 hours. 5% by mass of yttrium oxide powder is mixed with the obtained powder in a mortar, filled into a titanium pipe having an inner diameter of 4 mm, an outer diameter of 6 mm, and a height of 5 mm, and solidified in a vacuum by a discharge plasma sintering apparatus. did. The punch is a carbide (W
C-10% Co) was used.
The sintering was performed by heating to 320 ° C. below the crystallization temperature of about 400 ° C. In addition, the pressing force in the part which contacts a powder was 800 MPa.

【0022】金属パイプは樽状に変形しており、成形体
に圧着していた。得られた成形体は表面が緻密である
が、中心付近にはわずかに気孔が残存していた。しか
し、成形体にはアモルファス相が残存しており、酸化イ
ットリウム粒子も均一に分散していた。
The metal pipe was deformed in a barrel shape, and was pressed against the molded body. Although the surface of the obtained molded body was dense, pores remained slightly near the center. However, the amorphous phase remained in the molded body, and the yttrium oxide particles were also uniformly dispersed.

【0023】実施例5 急冷凝固法で作製したTi−40原子%Fe合金を10
0時間粉砕し、内径3mm、外径6mm、高さ5mmの
ステンレス鋼(SUS304)製のパイプに充填し、パ
ルス通電焼結装置により真空中にて固化成形した。パン
チは粉末と接触する部分がφ5mmで先端に45°の勾
配がついている形状の超硬性(WC−10%Co)の超
硬パンチを用いた。結晶化温度約400℃以下の320
℃まで加熱することによって焼結した。なお、粉末と接
触する部分での加圧力は800MPaになるようにし
た。
Example 5 A Ti-40 atomic% Fe alloy produced by a rapid solidification method was mixed with 10
It was pulverized for 0 hour, filled into a stainless steel (SUS304) pipe having an inner diameter of 3 mm, an outer diameter of 6 mm, and a height of 5 mm, and solidified and formed in a vacuum using a pulse current sintering apparatus. The punch used was a super hard (WC-10% Co) super hard punch having a shape contacting with the powder and having a diameter of 5 mm and a 45 ° tip. 320 with a crystallization temperature of about 400 ° C or less
Sintered by heating to ° C. In addition, the pressing force in the part which contacts a powder was 800 MPa.

【0024】金属パイプは樽状に変形しており、アモル
ファス相を含む緻密な成形体を得ることができた。成形
体は金属パイプに圧着しており、そのまま室温で成形体
の厚みが10%減じるような圧延を行うことができた。
得られた圧延材は成形体よりさらに緻密化しており、ア
モルファス相も含まれていた。
The metal pipe was deformed in a barrel shape, and a dense compact containing an amorphous phase could be obtained. The compact was pressed against a metal pipe and could be rolled at room temperature to reduce the thickness of the compact by 10%.
The obtained rolled material was further densified than the compact, and also contained an amorphous phase.

【0025】[0025]

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明は、非平衡粉
末のバルク成形方法に係り、本発明によれば、1)本発
明の非平衡材料のバルク化成形方法を用いて、これまで
粉末や薄帯の形でしか作製できなかったアモルファスや
準結晶などの非平衡相を含む合金粉末をバルク状の成形
体に加工することが可能となり、非平衡相の有する優れ
た機械的・化学的特性を有する工業部材を作製すること
が可能となる、2)また、非平衡相を含むバルク体はさ
らに圧延や鍛造によって複雑形状の部材へ加工すること
ができ、産業上の利用分野を拡大することができる、
3)本発明で得られた材料は、従来の合金元素を増やし
た合金開発とは異なり、構成する相を制御してその特性
を改善するものであり、リサイクル性や環境融合性に富
んだ合金開発を達成することができる、等の効果が奏さ
れる。
As described above in detail, the present invention relates to a method for bulk molding of non-equilibrium powder. According to the present invention, 1) the method for bulk molding of non-equilibrium material of the present invention can be used. Alloy powders containing non-equilibrium phases such as amorphous and quasicrystals that could only be produced in the form of powders and ribbons can be processed into bulk compacts, and the superior mechanical and chemical properties of the non-equilibrium phases 2) In addition, a bulk body containing a non-equilibrium phase can be further processed into a member with a complicated shape by rolling or forging, expanding the field of industrial application. can do,
3) Unlike the conventional alloy development in which the number of alloying elements is increased, the material obtained in the present invention controls the constituent phases to improve its properties, and is an alloy that is rich in recyclability and environmental compatibility. Effects such as the achievement of development can be achieved.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 機械的合金化法や急冷凝固法で作製され
た非平衡相を含む合金粉末を金属パイプに充填したの
ち、粉末と接触する部分がパイプの内径以上で外径より
小さなパンチを用いて加圧を行いながら通電加熱によっ
て粉末を固化成形することを特徴とする非平衡粉末の成
形方法。
After filling a metal pipe with a non-equilibrium phase-containing alloy powder produced by a mechanical alloying method or a rapid solidification method, a punch having a portion in contact with the powder that is larger than the inside diameter of the pipe and smaller than the outside diameter is formed. A method for molding a non-equilibrium powder, comprising solidifying and molding a powder by applying and heating while applying pressure.
【請求項2】 機械的合金化法や急冷凝固法で作製され
た非平衡相を含む合金粉末に金属粉末を混合したのち、
金属パイプに充填し、粉末と接触する部分がパイプの内
径以上で外径より小さいパンチを用いて加圧を行いなが
ら通電加熱によって粉末を固化成形することを特徴とす
る非平衡粉末の成形方法。
2. After mixing a metal powder with an alloy powder containing a non-equilibrium phase produced by a mechanical alloying method or a rapid solidification method,
A method for forming a non-equilibrium powder, comprising filling a metal pipe and solidifying and forming the powder by energizing and heating while applying pressure using a punch whose portion in contact with the powder is at least the inner diameter of the pipe and smaller than the outer diameter.
【請求項3】 機械的合金化法や急冷凝固法で作製され
た非平衡相を含む合金粉末にセラミックス粉末を混合し
たのち、金属パイプに充填し、粉末と接触する部分がパ
イプの内径以上で外径より小さいパンチを用いて加圧を
行いながら通電加熱によって粉末を固化成形することを
特徴とする非平衡粉末の成形方法。
3. A ceramic pipe is mixed with an alloy powder containing a non-equilibrium phase produced by a mechanical alloying method or a rapid solidification method, and then filled into a metal pipe. A method for forming a non-equilibrium powder, comprising solidifying and forming a powder by heating while applying pressure using a punch having a smaller outer diameter.
【請求項4】 機械的合金化法や急冷凝固法で作製され
た非平衡相を含む合金粉末に無機あるいは有機の繊維状
物質を混合したのち、金属パイプに充填し、粉末と接触
する部分がパイプの内径以上で外径より小さいパンチを
用いて加圧を行いながら通電加熱によって固化成形する
ことを特徴とする非平衡粉末の成形方法。
4. An inorganic or organic fibrous substance is mixed with an alloy powder containing a non-equilibrium phase produced by a mechanical alloying method or a rapid solidification method, and then the mixture is filled into a metal pipe. A method for molding a non-equilibrium powder, comprising solidifying and molding by energizing and heating while applying pressure using a punch having a diameter equal to or greater than the inner diameter of the pipe and smaller than the outer diameter.
【請求項5】 請求項1〜4のいずれか1項に記載の方
法で作製された成形体を金属パイプごと圧延によって緻
密に成形することを特徴とする非平衡粉末の成形方法。
5. A method for molding a non-equilibrium powder, wherein the compact produced by the method according to any one of claims 1 to 4 is compacted together with a metal pipe by rolling.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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