JP2014208889A - 焼結体およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)硬質粒子として立方晶窒化ホウ素(cBN)、Al2O3、AlON、SiAlON、TiC、TiCN、TiN、WCおよびダイヤモンドからなる群から選択される1種類以上よりなる硬質粒子と、(Co,Ni)3(Al,W,V,Ti)で表される金属相とを含むことを特徴とする焼結体である。
最初に本願発明の実施形態の内容を列記して説明する。
本発明の焼結体は、立方晶窒化ホウ素、Al2O3、AlON、SiAlON、TiC、TiCN、TiN、WCおよびダイヤモンドからなる群から選択される1種類以上よりなる硬質粒子と、(Co,Ni)3(Al,W,V,Ti)で表される金属相とを含むことを特徴とする。(Co,Ni)3(Al,W,V,Ti)の金属相とは、CoおよびNiの合計と、Al,W,VおよびTiの合計との比が3:1となるような元素比率組成を主として構成される、強化相を意味する。ここで、(Co,Ni)3(Al,W,V,Ti)と表現しているが、強化相として最適な金属相を示しているのであり、このうちCo,W,V,Tiについては含有しなくても良い。
(粉末の作製)
表1〜4の「金属間化合物組成(体積%)」欄に記載の割合となるようにCo、Ni、Al、W、VおよびTiを混合し、アトマイズ法により金属間化合物を作製した。これを粒径0.5mmのアルミナビーズを用い、ビーズミルによって粉砕した。得られたスラリーをN2雰囲気中で乾燥させ、金属間化合物粉末を得た。
次に、得られた混合粉末をタンタル製のカプセルに充填し、プレス機を用いて、表1〜4の「焼結条件」欄に記載の圧力および温度で焼結処理を行い、焼結体を作製した。
得られた焼結体をアルゴン雰囲気炉で表1〜4の「時効処理条件」欄に記載の温度と時間で時効処理を行い、強化相を析出させた。
強化相の平均結晶粒径は、焼結体を研磨した後、SEMによる撮影像を基にして測定した。具体的には、SEM撮影像の測定範囲内にある結晶粒数Nを数え、測定範囲の全面積AMを結晶粒数Nで除して結晶粒1個あたりの面積Agを求めた。結晶粒の形状を円と仮定して,Agから半径を算出して、その値を平均結晶粒径dAVEとした。
得られた焼結体を、ワイヤー放電加工により切断して仕上げ加工し、先端ノーズR0.8mmの切削工具を作製した。
得られた切削工具を用いて、実施例1〜28と比較例1〜5については以下の切削条件でインコネル(登録商標)718(商品名、インコネル社製)を被削材としてNC旋盤で切削試験を行い、0.7km切削後の各切削工具の逃げ面の摩耗量(μm)を測定した。
切込み量:0.2mm
送り量:0.1mm/rev
切削油:あり
結果を表1および2に示す。
実施例1〜28の焼結体および切削工具は、比較例1〜5の焼結体および切削工具よりも、耐熱合金に対する耐摩耗性が優れていた。
得られた切削工具を用いて、実施例29〜37と比較例6については以下の切削条件で焼入鋼SCM415を被削材としてNC旋盤で切削試験を行い、3.0km切削後の各切削工具の逃げ面の摩耗量(μm)を測定した。
切込み量:0.1mm
送り量:0.1mm/rev
切削油:あり
結果を表3に示す。
実施例29〜37の焼結体および切削工具は、比較例6の焼結体および切削工具よりも、焼入鋼に対する耐摩耗性が優れていた。
得られた切削工具を用いて、実施例38〜47と比較例7〜8については以下の切削条件でアルミニウム合金A390(17%Si−Al合金)を被削材としてNC旋盤で切削試験を行い、5.0km切削後の各切削工具の逃げ面の摩耗量(μm)を測定した。
切込み量:0.5mm
送り量:0.12mm/rev
切削油:あり
結果を表4に示す。
実施例38〜47の焼結体および切削工具は、比較例7〜8の焼結体および切削工具よりも、アルミニウム合金に対する耐摩耗性が優れていた。
Claims (8)
- 立方晶窒化ホウ素、Al2O3、AlON、SiAlON、TiC、TiCN、TiN、WCおよびダイヤモンドからなる群から選択される1種類以上よりなる硬質粒子と、(Co,Ni)3(Al,W,V,Ti)で表される金属相とを含む、焼結体。
- 前記硬質粒子と、前記(Co,Ni)3(Al,W,V,Ti)の金属相との両者が、焼結体中に分散された状態で含まれる、請求項1に記載の焼結体。
- 前記金属相中において、Coの含有率が0〜90質量%であり、Niの含有率が0〜90質量%であり、Alの含有率が0.1〜15質量%であり、Wの含有率が0〜45質量%であり、Vの含有量が0〜25質量%であり、Tiの含有率が0〜25質量%であり、Al、W、VおよびTiの合計量の比率が50質量%以下である、請求項1または請求項2に記載の焼結体。
- 前記金属相が、CoおよびNiからなるマトリックス相であるγ相と、(Co,Ni)3(Al,W,V,Ti)の析出相である強化相とを含む、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の焼結体。
- 前記強化相の平均結晶粒径が30〜1000nmである、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の焼結体。
- 前記硬質粒子の平均粒径が0.1〜10μmであり、焼結体中の前記硬質粒子の含有率が50〜99体積%である、請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の焼結体。
- 前記硬質粒子にcBNを含む場合に、前記金属相中のCr、Mo、VおよびZrのそれぞれの含有量は0.1質量%以下である、請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の焼結体。
- Co、Ni、Al、W、VおよびTiを含む金属間化合物を合成する工程と、
前記金属間化合物を粉砕して、金属間化合物粉末を得る工程と、
前記金属間化合物粉末と前記硬質粒子の粉末とを混合して、混合粉末を得る工程と、
前記混合粉末を10MPa〜16GPa、1000〜1800℃の条件で焼結する工程と、
焼結後に500〜1800℃で時効処理を行う工程とを含む、
請求項1に記載の焼結体の製造方法。
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