JP2015193904A - 粉末冶金用金属粉末、コンパウンド、造粒粉末、焼結体および焼結体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高密度の焼結体を製造可能な粉末冶金用金属粉末、コンパウンドおよび造粒粉末、高密度の焼結体、ならびに高密度の焼結体を製造可能な焼結体の製造方法を提供すること。【解決手段】本発明の粉末冶金用金属粉末は、Ｆｅを主成分とする第１領域Ｐ１と、第１元素の含有率が第１領域Ｐ１における第１元素の含有率より高く、かつ、Ｓｉの含有率が第１領域Ｐ１におけるＳｉの含有率より高く、かつ、Ｆｅの含有率が第１領域Ｐ１におけるＦｅの含有率より低くなっている第２領域Ｐ２と、第２元素の含有率が第１領域Ｐ１における第２元素の含有率より高く、かつ、Ｓｉの含有率が第１領域Ｐ１におけるＳｉの含有率より高く、かつ、Ｆｅの含有率が第１領域Ｐ１におけるＦｅの含有率より低くなっている第３領域Ｐ３と、を有する粒子１を含む。また、第１領域Ｐ１は粒子１の５０体積％以上を占めており、かつ、第１領域Ｐ１は結晶質である。【選択図】図２

Description

本発明は、粉末冶金用金属粉末、コンパウンド、造粒粉末、焼結体および焼結体の製造方法に関するものである。

粉末冶金法では、金属粉末とバインダーとを含む組成物を、所望の形状に成形して成形体を得た後、成形体を脱脂・焼結することにより、焼結体を製造する。このような焼結体の製造過程では、金属粉末の粒子同士の間で原子の拡散現象が生じ、これにより成形体が徐々に緻密化することによって焼結に至る。

例えば、特許文献１には、ＺｒおよびＳｉを含み、残部がＦｅ、ＣｏおよびＮｉからなる群から選択される少なくとも１種と不可避元素とで構成された粉末冶金用金属粉末が提案されている。かかる粉末冶金用金属粉末によれば、Ｚｒの作用によって焼結性が向上し、高密度の焼結体を容易に製造することができる。

このようにして得られた焼結体は、近年、各種機械部品や構造部品等に幅広く用いられるようになってきている。

ところが、焼結体の用途によっては、さらなる緻密化が必要とされている場合もある。このような場合、焼結体に対してさらに熱間等方加圧処理（ＨＩＰ処理）のような追加処理を行うことで高密度化を図っているが、作業工数が大幅に増加するとともに高コスト化を免れない。

そこで、追加処理等を施すことなく、高密度の焼結体を製造可能な金属粉末の実現に期待が高まっている。

特開２０１２−８７４１６号公報

本発明の目的は、高密度の焼結体を製造可能な粉末冶金用金属粉末、コンパウンドおよび造粒粉末、高密度の焼結体、ならびに高密度の焼結体を製造可能な焼結体の製造方法を提供することにある。

上記目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の粉末冶金用金属粉末は、Ｔｉ、Ｖ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、ＨｆおよびＴａからなる群から選択される１種の元素を第１元素とし、前記群から選択される１種の元素であって元素周期表における族が前記第１元素より大きい元素または元素周期表における族が前記第１元素と同じでかつ元素周期表における周期が前記第１元素より大きい元素を第２元素としたとき、
Ｆｅを主成分とする第１領域Ｐ１と、
前記第１元素の含有率が、前記第１領域Ｐ１における前記第１元素の含有率より高くなっており、かつ、Ｓｉの含有率が、前記第１領域Ｐ１におけるＳｉの含有率より高くなっており、かつ、Ｆｅの含有率が、前記第１領域Ｐ１におけるＦｅの含有率より低くなっている第２領域Ｐ２と、
前記第２元素の含有率が、前記第１領域Ｐ１における前記第２元素の含有率より高くなっており、かつ、Ｓｉの含有率が、前記第１領域Ｐ１におけるＳｉの含有率より高くなっており、かつ、Ｆｅの含有率が、前記第１領域Ｐ１におけるＦｅの含有率より低くなっている第３領域Ｐ３と、
を有する粒子を含み、
前記粒子において前記第１領域Ｐ１が５０体積％以上を占めており、かつ、前記第１領域Ｐ１が結晶質であることを特徴とする。

これにより、粉末冶金用金属粉末が粉末冶金に供されたとき、第２領域Ｐ２および第３領域Ｐ３が焼結体中の金属結晶の粒界に移動し、結晶粒の著しい成長が抑制され、より微細な結晶を有する焼結体が得られる。その結果、追加処理を施すことなく、高密度の焼結体が得られる。

本発明の粉末冶金用金属粉末では、前記第２領域Ｐ２および前記第３領域Ｐ３は、それぞれＯの含有率が、前記第１領域Ｐ１におけるＯの含有率より高くなっている領域であることが好ましい。

これにより、粒子中では、Ｆｅ等が還元され易くなり、結晶内部の酸素混入量が比較的少なくなる。このため、粉末冶金用金属粉末の焼結性がより高くなり、より高密度の焼結体が得られる。

本発明の粉末冶金用金属粉末では、前記第２領域Ｐ２および前記第３領域Ｐ３は、前記第１領域Ｐ１中に存在し、かつ、互いに離れていることが好ましい。

これにより、粒子の構造上の均一性がより高くなるため、焼結体中の結晶粒の微細化といった効果をムラなく発揮させることができる。その結果、より均質な焼結体が得られる。

本発明の粉末冶金用金属粉末では、前記粒子の断面において、前記第２領域Ｐ２および前記第３領域Ｐ３は、それぞれ粒状をなしており、
前記第２領域Ｐ２の粒径および前記第３領域Ｐ３の粒径は、それぞれ前記粒子の粒径の０．０１％以上０．９％以下であることが好ましい。

これにより、第２領域Ｐ２および第３領域Ｐ３は、それぞれ焼結体中の金属結晶の粒界により移動し易くなるため、結晶粒の著しい成長をより確実に抑制することができる。その結果、より高密度で機械的特性の高い焼結体が得られる。

本発明の粉末冶金用金属粉末では、前記粒子において、前記第１領域Ｐ１は単結晶で構成されていることが好ましい。

これにより、粉末冶金用金属粉末が粉末冶金に供されたとき、第２領域Ｐ２および第３領域Ｐ３が焼結体中の金属結晶の粒界により移動し易くなると考えられる。その結果、結晶の肥大化をより確実に抑制し、より微細な結晶を有する焼結体が得られる。

本発明の粉末冶金用金属粉末では、前記粒子が個数比で５０％以上含まれていることが好ましい。

これにより、第２領域Ｐ２および第３領域Ｐ３がもたらす結晶粒の微細化の効果がより顕著になり、微細な結晶を有する焼結体をより確実に製造することができる。

本発明の粉末冶金用金属粉末では、前記粒子には、
Ｆｅが主成分として含まれ、
Ｃｒが１０質量％以上３０質量％以下の割合で含まれ、
Ｓｉが０．３質量％以上１．２質量％以下の割合で含まれ、
Ｃが０．００５質量％以上１．２質量％以下の割合で含まれ、
前記第１元素が０．０１質量％以上０．５質量％以下の割合で含まれ、
前記第２元素が０．０１質量％以上０．５質量％以下の割合で含まれていることが好ましい。

これにより、高密度で、かつ、高い耐食性と機械的特性とを有する焼結体を製造可能な粉末冶金用金属粉末が得られる。

本発明のコンパウンドは、本発明の粉末冶金用金属粉末と、前記粉末冶金用金属粉末の粒子同士を結着するバインダーと、を含むことを特徴とする。
これにより、高密度の焼結体を製造可能なコンパウンドが得られる。

本発明の造粒粉末は、本発明の粉末冶金用金属粉末を造粒してなることを特徴とする。
これにより、高密度の焼結体を製造可能な造粒粉末が得られる。

本発明の焼結体は、Ｔｉ、Ｖ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、ＨｆおよびＴａからなる群から選択される１種の元素を第１元素とし、前記群から選択される１種の元素であって元素周期表における族が前記第１元素より大きい元素または元素周期表における族が前記第１元素と同じでかつ元素周期表における周期が前記第１元素より大きい元素を第２元素としたとき、
Ｆｅを主成分とする第１領域Ｓ１と、
前記第１元素の含有率が、前記第１領域Ｓ１における前記第１元素の含有率より高くなっており、かつ、Ｓｉの含有率が、前記第１領域Ｓ１におけるＳｉの含有率より高くなっており、かつ、Ｆｅの含有率が、前記第１領域Ｓ１におけるＦｅの含有率より低くなっている第２領域Ｓ２と、
前記第２元素の含有率が、前記第１領域Ｓ１における前記第２元素の含有率より高くなっており、かつ、Ｓｉの含有率が、前記第１領域Ｓ１におけるＳｉの含有率より高くなっており、かつ、Ｆｅの含有率が、前記第１領域Ｓ１におけるＦｅの含有率より低くなっている第３領域Ｓ３と、
を含むことを特徴とする。
これにより、追加処理を施すことなく、高密度の焼結体が得られる。

本発明の焼結体では、前記第２領域Ｓ２および前記第３領域Ｓ３は、それぞれＯの含有率が、前記第１領域Ｓ１におけるＯの含有率より高くなっている領域であることが好ましい。
これにより、機械的特性に優れた焼結体が得られる。

本発明の焼結体では、当該焼結体の断面において、前記第２領域Ｓ２および前記第３領域Ｓ３は、それぞれ粒径が１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の粒状をなしていることが好ましい。

これにより、第２領域Ｓ２および第３領域Ｓ３が、それぞれ焼結体の機械的特性を損なうことなく、Ｆｅ等の酸化を抑制することに寄与するために、特に機械的特性に優れた焼結体を実現することができる。

本発明の焼結体の製造方法は、Ｔｉ、Ｖ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、ＨｆおよびＴａからなる群から選択される１種の元素を第１元素とし、前記群から選択される１種の元素であって元素周期表における族が前記第１元素より大きい元素または元素周期表における族が前記第１元素と同じでかつ元素周期表における周期が前記第１元素より大きい元素を第２元素としたとき、
Ｆｅを主成分とする第１領域Ｐ１と、
前記第１元素の含有率が、前記第１領域Ｐ１における前記第１元素の含有率より高くなっており、かつ、Ｓｉの含有率が、前記第１領域Ｐ１におけるＳｉの含有率より高くなっており、かつ、Ｆｅの含有率が、前記第１領域Ｐ１におけるＦｅの含有率より低くなっている第２領域Ｐ２と、
前記第２元素の含有率が、前記第１領域Ｐ１における前記第２元素の含有率より高くなっており、かつ、Ｓｉの含有率が、前記第１領域Ｐ１におけるＳｉの含有率より高くなっており、かつ、Ｆｅの含有率が、前記第１領域Ｐ１におけるＦｅの含有率より低くなっている第３領域Ｐ３と、
を有する粒子を含み、
前記第１領域Ｐ１が前記粒子の５０体積％以上を占めており、かつ、前記第１領域Ｐ１が結晶質である粉末冶金用金属粉末を含む組成物を成形し、成形体を得る工程と、
前記成形体を焼成し、焼結体を得る工程と、
を有することを特徴とする。
これにより、追加処理を施すことなく、高密度の焼結体を製造することができる。

本発明の粉末冶金用金属粉末の実施形態に含まれる粒子の断面を模式的に示す図である。 図１に示す粒子の断面の部分拡大図（一点鎖線で囲んだ部分の拡大図）である。 本発明の粉末冶金用金属粉末に含まれる粒子の断面の透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）像の一例である。 図３に示す粒子の断面のエネルギー分散型Ｘ線分析のマッピング分析結果の一例である。 本発明の粉末冶金用金属粉末に含まれる粒子の断面のＴＥＭ像の一例である。 従来の粉末冶金用金属粉末に含まれる粒子の断面のＴＥＭ像の一例である。 本発明の焼結体の実施形態の断面を模式的に示す図である。 本発明の焼結体の断面の透過型電子顕微鏡像の一例である。 図８に示す焼結体の断面のエネルギー分散型Ｘ線分析のマッピング分析結果の一例である。

以下、本発明の粉末冶金用金属粉末、コンパウンド、造粒粉末、焼結体および焼結体の製造方法について、添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。

［粉末冶金用金属粉末］
まず、本発明の粉末冶金用金属粉末の実施形態について説明する。

粉末冶金では、粉末冶金用金属粉末とバインダーとを含む組成物を、所望の形状に成形した後、脱脂、焼成することにより、所望の形状の焼結体を得ることができる。このような粉末冶金技術によれば、その他の冶金技術に比べ、複雑で微細な形状の焼結体をニアネットシェイプ（最終形状に近い形状）で製造することができるという利点を有する。

粉末冶金に用いられる粉末冶金用金属粉末としては、従来、その組成を適宜変えることにより、製造される焼結体の高密度化を図る試みがなされてきた。しかしながら、焼結体には空孔が形成され易いため、溶製材と同等の機械的特性を得るには、焼結体においてさらなる高密度化を図る必要があった。

例えば、従来、得られた焼結体に対し、さらに熱間等方加圧処理（ＨＩＰ処理）等の追加処理を施すことにより、高密度化を図ることがあった。しかしながら、このような追加処理は、多くの手間やコストを伴うため、焼結体の用途を広げる際の足かせとなる。

上記のような問題に鑑み、本発明者は、追加処理を施すことなく、高密度の焼結体を得るための条件について鋭意検討を重ねた。その結果、金属粉末に含まれる各粒子の組織を最適化することにより、焼結体の高密度化が図られることを見出し、本発明を完成するに至った。

具体的には、本実施形態に係る粉末冶金用金属粉末は、Ｆｅを主成分とする第１領域Ｐ１と、後述する第１元素およびＳｉを主に含んでいる第２領域Ｐ２と、後述する第２元素およびＳｉを主に含んでいる第３領域Ｐ３と、が同一の粒子内に形成されている粒子を含んでいる。また、第１領域Ｐ１は、この粒子において５０体積％以上を占めており、かつ、結晶質である。このような粒子を含む金属粉末によれば、焼成工程において粒子同士が焼結する際、その焼結が促進されることとなり、緻密化が進行する。その結果、追加処理を施すことなく十分に高密度の焼結体を製造することができる。

そして、このような焼結体は、機械的特性に優れたものとなる。このため、例えば機械部品や構造部品といった外力が加わる用途にも焼結体を幅広く適用することができる。

なお、第１元素とは、Ｔｉ、Ｖ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、ＨｆおよびＴａの７元素からなる群から選択される１種の元素であり、第２元素とは、前記７元素からなる群から選択される１種の元素であってかつ元素周期表における族が第１元素よりも大きい元素、または、前記７元素からなる群から選択される１種の元素であるとともに第１元素として選択された元素と元素周期表における族が同じ元素であってかつ元素周期表における周期が第１元素よりも大きい元素である。

以下、本実施形態に係る粉末冶金用粉末の構成についてさらに詳述する。なお、以下の説明では、粉末冶金用金属粉末を単に「金属粉末」ともいい、粉末冶金用金属粉末を構成する多数の粒子のそれぞれを単に「粒子」ともいう。

図１は、本発明の粉末冶金用金属粉末の実施形態に含まれる粒子の断面を模式的に示す図であり、図２は、図１に示す粒子の断面の部分拡大図（一点鎖線で囲んだ部分の拡大図）である。

図１に示す粒子１は、Ｆｅ基合金で構成されており、図２に示すように、第１領域Ｐ１と第２領域Ｐ２と第３領域Ｐ３とを含んでいる。このうち、図２に示す第１領域Ｐ１は、粒子１の５０体積％以上を占めている。なお、この体積比率は、粒子１の断面のうち、第１領域Ｐ１が占める面積の比率によって簡易的に求めることができる。一方、図２に示す第２領域Ｐ２および第３領域Ｐ３は、それぞれ粒状をなしており、互いに離れた状態で第１領域Ｐ１中に点在している。

第１領域Ｐ１は、Ｆｅを主成分とする領域である。このような第１領域Ｐ１は、金属粉末の焼結後においても支配的に存在し得ることから、焼結体の機械的特性を左右する。第１領域Ｐ１をＦｅを主成分とする領域とすることにより、焼結体は、Ｆｅ基合金に由来する優れた機械的特性を有するものとなる。
なお、第１領域Ｐ１は、Ｆｅの含有率が５０質量％以上であればよい。

一方、第２領域Ｐ２では、第１元素の含有率が、第１領域Ｐ１における第１元素の含有率より高くなっており、かつ、Ｓｉの含有率が、第１領域Ｐ１におけるＳｉの含有率より高くなっており、かつ、Ｆｅの含有率が、第１領域Ｐ１におけるＦｅの含有率より低くなっている。

換言すれば、第１領域Ｐ１における第１元素の含有率をＥ１（Ｐ１）とし、第２領域Ｐ２における第１元素の含有率をＥ１（Ｐ２）とし、第１領域Ｐ１におけるＳｉの含有率をＳｉ（Ｐ１）とし、第２領域Ｐ２におけるＳｉの含有率をＳｉ（Ｐ２）とし、第１領域Ｐ１におけるＦｅの含有率をＦｅ（Ｐ１）とし、第２領域Ｐ２におけるＦｅの含有率をＦｅ（Ｐ２）としたとき、粒子１の第１領域Ｐ１および第２領域Ｐ２は、下記式（１）〜（３）で表される関係の全てを満足する。

Ｅ１（Ｐ２） ＞ Ｅ１（Ｐ１） （１）
Ｓｉ（Ｐ２） ＞ Ｓｉ（Ｐ１） （２）
Ｆｅ（Ｐ２） ＜ Ｆｅ（Ｐ１） （３）

また、第３領域Ｐ３では、第２元素の含有率が、第１領域Ｐ１における第２元素の含有率より高くなっており、かつ、Ｓｉの含有率が、第１領域Ｐ１におけるＳｉの含有率より高くなっており、かつ、Ｆｅの含有率が、第１領域Ｐ１におけるＦｅの含有率より低くなっている。

換言すれば、第１領域Ｐ１における第２元素の含有率をＥ２（Ｐ１）とし、第３領域Ｐ３における第２元素の含有率をＥ２（Ｐ３）とし、第３領域Ｐ３におけるＳｉの含有率をＳｉ（Ｐ３）とし、第３領域Ｐ３におけるＦｅの含有率をＦｅ（Ｐ３）としたとき、粒子１の第１領域Ｐ１および第３領域Ｐ３は、下記式（４）〜（６）で表される関係の全てを満足する。

Ｅ２（Ｐ３） ＞ Ｅ２（Ｐ１） （４）
Ｓｉ（Ｐ３） ＞ Ｓｉ（Ｐ１） （５）
Ｆｅ（Ｐ３） ＜ Ｆｅ（Ｐ１） （６）

このような第１領域Ｐ１、第２領域Ｐ２および第３領域Ｐ３を含む粒子１は、粉末冶金に供されたとき、焼結時の緻密化が特に高くなる。その結果、追加処理を施すことなく、高密度の焼結体を製造することができる。

そして、焼結体の高密度化が図られることで、機械的特性に優れた焼結体が得られる。このような焼結体は、例えば機械部品や構造部品といった大きな外力が加わる用途にも幅広く適用可能なものとなる。

以下、粒子１を構成するＦｅ基合金の組成の一例についてさらに詳述する。
Ｆｅは、Ｆｅ基合金のうち含有率が最も高い成分（主成分）であり、焼結体の特性に大きな影響を及ぼす。粒子１全体におけるＦｅの含有率は５０質量％以上である。これにより、粒子１の５０体積％以上を占める第１領域Ｐ１において、Ｆｅが主成分となる。

（Ｓｉ）
Ｓｉ（ケイ素）は、製造される焼結体に耐食性および高い機械的特性を付与する元素であり、Ｓｉを含む金属粉末を用いることで、長期にわたって高い機械的特性を維持し得る焼結体が得られる。

金属粉末におけるＳｉの含有率は、好ましくは０．３質量％以上１．２質量％以下とされるが、より好ましくは０．４質量％以上１質量％以下とされ、さらに好ましくは０．５質量％以上０．９質量％以下とされる。Ｓｉの含有率が前記下限値を下回ると、全体の組成によっては、Ｓｉを添加する効果が希薄になるため、製造される焼結体の耐食性や機械的特性が低下するおそれがある。一方、Ｓｉの含有率が前記上限値を上回ると、全体の組成によっては、Ｓｉが多くなり過ぎるため、かえって耐食性や機械的特性が低下するおそれがある。

（第１元素および第２元素）
第１元素および第２元素は、炭化物や酸化物（以下、まとめて「炭化物等」ともいう。）を析出させる。そして、この析出した炭化物等は、金属粉末が焼結するとき、結晶粒の著しい成長を阻害すると考えられる。その結果、前述したように、焼結体中に空孔が生じ難くなるとともに、結晶粒の肥大化が防止され、高密度でかつ機械的特性の高い焼結体が得られる。

加えて、詳しくは後述するが、析出した炭化物等が結晶粒界において酸化ケイ素の集積を促進し、その結果、結晶粒の肥大化を抑えつつ、焼結の促進と高密度化とが図られる。

ところで、第１元素および第２元素は、Ｔｉ、Ｖ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、ＨｆおよびＴａの７元素からなる群から選択される２種の元素であるが、長周期型元素周期表の３Ａ族または４Ａ族に属する元素（Ｔｉ、Ｙ、Ｚｒ、Ｈｆ）を含むことが好ましい。第１元素および第２元素の少なくとも一方として３Ａ族または４Ａ族に属する元素を含むことにより、金属粉末中に酸化物として含まれている酸素を除去し、金属粉末の焼結性を特に高めることができる。

また、第１元素は、前述したように、Ｔｉ、Ｖ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、ＨｆおよびＴａの７元素からなる群から選択される１種の元素であればよいが、好ましくは前記７元素からなる群のうち、長周期型元素周期表の３Ａ族または４Ａ族に属する元素とされる。３Ａ族または４Ａ族に属する元素は、金属粉末中に酸化物として含まれている酸素を除去し、金属粉末の焼結性を特に高めることができる。これにより、焼結後に結晶粒内に残存する酸素濃度の低減を図ることができる。その結果、焼結体の酸素含有率の低減を図り、高密度化を図ることができる。また、これらの元素は、活性が高い元素であるため、速やかな原子拡散をもたらすと考えられる。このため、この原子拡散が駆動力となって金属粉末の粒子間距離が効率よく縮まり、粒子間にネックを形成することによって成形体の緻密化が促進される。その結果、焼結体のさらなる高密度化を図ることができる。

一方、第２元素は、前述したように、Ｔｉ、Ｖ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、ＨｆおよびＴａの７元素からなる群から選択される１種の元素であって、かつ、第１元素とは異なる元素であればよいが、好ましくは前記７元素からなる群のうち、長周期型元素周期表の５Ａ族に属する元素とされる。５Ａ族に属する元素は、特に、前述した炭化物等を効率よく析出させるため、焼結時の結晶粒の著しい成長を効率よく阻害することができる。その結果、微細な結晶粒の生成を促進させ、焼結体の高密度化と機械的特性の向上とを図ることができる。

なお、上述したような元素からなる第１元素と第２元素との組み合わせでは、それぞれの効果が互いに阻害し合うことなく発揮される。このため、このような第１元素および第２元素を含む金属粉末は、とりわけ高密度な焼結体を製造可能なものとなる。

また、より好ましくは、第１元素が４Ａ族に属する元素であり、第２元素がＮｂである組み合わせが採用される。

また、さらに好ましくは、第１元素がＺｒまたはＨｆであり、第２元素がＮｂである組み合わせが採用される。
このような組み合わせが採用されることにより、上述した効果がより顕著になる。

また、第１元素が特にＺｒである場合、Ｚｒはフェライト生成元素であるため、体心立方格子相を析出させる。この体心立方格子相は、他の結晶格子相に比べて焼結性に優れているため、焼結体の高密度化に寄与する。

なお、Ｚｒの原子半径は、Ｆｅの原子半径に比べてやや大きい。具体的には、Ｆｅの原子半径は約０．１１７ｎｍであり、Ｚｒの原子半径は約０．１４５ｎｍである。このため、ＺｒはＦｅに対して固溶するものの、完全な固溶には至らず、一部のＺｒは炭化物等として析出する。これにより、適量の炭化物等が析出することになるため、焼結の促進と高密度化とを図りつつ、結晶粒の肥大化を効果的に抑えることができる。

また、第２元素が特にＮｂである場合、Ｎｂの原子半径は、Ｆｅの原子半径に比べてやや大きいが、Ｚｒの原子半径よりはわずかに小さい。具体的には、Ｆｅの原子半径は約０．１１７ｎｍであり、Ｎｂの原子半径は約０．１３４ｎｍである。このため、ＮｂはＦｅに対して固溶するものの、完全な固溶には至らず、一部のＮｂは炭化物等として析出する。これにより、適量の炭化物等が析出することになるため、焼結の促進と高密度化とを図りつつ、結晶粒の肥大化を効果的に抑えることができる。

金属粉末における第１元素の含有率は、０．０１質量％以上０．５質量％以下とされるが、好ましくは０．０３質量％以上０．３質量％以下とされ、より好ましくは０．０５質量％以上０．２質量％以下とされる。第１元素の含有率が前記下限値を下回ると、全体の組成によっては、第１元素を添加する効果が希薄になるため、製造される焼結体の高密度化が不十分になる。一方、第１元素の含有率が前記上限値を上回ると、全体の組成によっては、第１元素が多くなり過ぎるため、前述した炭化物等の比率が多くなり過ぎて、かえって高密度化が損なわれる。

金属粉末における第２元素の含有率は、０．０１質量％以上０．５質量％以下とされるが、好ましくは０．０３質量％以上０．３質量％以下とされ、より好ましくは０．０５質量％以上０．２質量％以下とされる。第２元素の含有率が前記下限値を下回ると、全体の組成によっては、第２元素を添加する効果が希薄になるため、製造される焼結体の高密度化が不十分になる。一方、第２元素の含有率が前記上限値を上回ると、全体の組成によっては、第２元素が多くなり過ぎるため、前述した炭化物等の比率が多くなり過ぎて、かえって高密度化が損なわれる。

また、前述したように、第１元素および第２元素は、それぞれ炭化物等を析出させるが、第１元素として前述したように３Ａ族または４Ａ族に属する元素を選択し、第２元素として前述したように５Ａ族に属する元素を選択した場合、金属粉末を焼結する際に、第１元素の炭化物等が析出するタイミングと第２元素の炭化物等が析出するタイミングとが適度にずれると推測される。このように炭化物等が析出するタイミングがずれることにより、焼結が徐々に進行することになるため、空孔の生成が抑えられ、緻密な焼結体が得られるものと考えられる。すなわち、第１元素の炭化物等と第２元素の炭化物等の双方が存在していることにより、高密度化を図りつつ、結晶粒の肥大化を抑制することが可能になると考えられる。

なお、このようなタイミングのずれによって、粒子１中に析出する第１元素の炭化物等および第２元素の炭化物等は、互いに排他的に存在することとなる。すなわち、第１元素の炭化物等と第２元素の炭化物等とは、互いに同じ位置に析出することは少なく、ほとんどが互いに離れた状態で析出する。そして、このような第１元素の炭化物等と第２元素の炭化物等の双方が存在していることにより、粒子１が焼結するとき、結晶粒の肥大化がより確実に抑えられることになり、焼結体の高密度化が図られる。

さらに、第１元素の炭化物等と第２元素の炭化物等とが、互いに離れた状態で析出していることで、粒子１では、結晶粒の肥大化が抑えられるという効果がムラなく発揮されることになり、この観点から、焼結体の高密度化が特に促進される。

加えて、粒子１中では、第１元素の炭化物等や第２元素の炭化物等が「核」となり、酸化ケイ素の集積が起こると考えられる。酸化ケイ素が結晶粒界に集積することにより、結晶内部の酸化物濃度が低下するため、焼結の促進が図られる。その結果、粒子１を焼結するとき、焼結体の高密度化がさらに促進されるものと考えられる。

その結果、粒子１には、Ｆｅを主成分とする領域である第１領域Ｐ１と、第１元素の炭化物等を核にして酸化ケイ素が集積してなる第２領域Ｐ２と、第２元素の炭化物等を核にして酸化ケイ素が集積してなる第３領域Ｐ３と、が形成される。

そして、このような粒子１は、粉末冶金に供されたとき、焼結体の緻密化を図ることができるので、追加処理を施すことなく、高密度の焼結体を製造することができる。粒子１が粉末冶金に供されると、第２領域Ｐ２や第３領域Ｐ３は、焼結体中の金属結晶の粒界に移動すると考えられる。そして、結晶粒界の三重点に移動した第２領域Ｐ２や第３領域Ｐ３は、この点での結晶成長を抑制する（ピン留め効果）。その結果、結晶粒の著しい成長が抑制され、より微細な結晶を有する焼結体が得られる。このような焼結体は、機械的特性が特に高いものとなる。

なお、金属粉末には、前記７元素からなる群から選択される２種の元素が含まれていればよいが、この群から選択される元素であって、この２種の元素とは異なる元素がさらに含まれていてもよい。すなわち、金属粉末には、前記７元素からなる群から選択される３種以上の元素が含まれていてもよい。これにより、組み合わせ方によって多少異なるものの、前述した効果をさらに増強することができる。

また、第１元素の含有率と第２元素の含有率の比率は、第１元素の質量数および第２元素の質量数を考慮して設定されるのが好ましい。

具体的には、第１元素の含有率Ｅ１（質量％）を第１元素の質量数で除した値をＸ１とし、第２元素の含有率Ｅ２（質量％）を第２元素の質量数で除した値をＸ２としたとき、Ｘ１／Ｘ２は０．３以上３以下であるのが好ましく、０．５以上２以下であるのがより好ましく、０．７５以上１．３以下であるのがさらに好ましい。Ｘ１／Ｘ２を前記範囲内に設定することにより、第１元素の炭化物等の析出量と第２元素の炭化物等の析出量とのバランスを最適化することができる。これにより、成形体中に残存する空孔を内側から順次掃き出すようにして排出することができるので、焼結体中に生じる空孔を最小限に抑えることができる。したがって、Ｘ１／Ｘ２を前記範囲内に設定することで、高密度で機械的特性に優れた焼結体を製造可能な金属粉末を得ることができる。

ここで、第１元素および第２元素の具体的な組み合わせの例について、上述したＸ１／Ｘ２の範囲に基づき、第１元素の含有率Ｅ１と第２元素の含有率Ｅ２の比率Ｅ１／Ｅ２について算出する。

例えば、第１元素がＺｒであり、第２元素がＮｂである場合、Ｚｒの質量数が９１．２であり、Ｎｂの質量数が９２．９であることから、Ｅ１／Ｅ２は０．２９以上２．９５以下であるのが好ましく、０．４９以上１．９６以下であるのがより好ましい。

また、第１元素がＨｆであり、第２元素がＮｂである場合、Ｈｆの質量数が１７８．５であり、Ｎｂの質量数が９２．９であることから、Ｅ１／Ｅ２は０．５８以上５．７６以下であるのが好ましく、０．９６以上３．８４以下であるのがより好ましい。

また、第１元素がＴｉであり、第２元素がＮｂである場合、Ｔｉの質量数が４７．９であり、Ｎｂの質量数が９２．９であることから、Ｅ１／Ｅ２は０．１５以上１．５５以下であるのが好ましく、０．２６以上１．０３以下であるのがより好ましい。

また、第１元素がＮｂであり、第２元素がＴａである場合、Ｎｂの質量数が９２．９であり、Ｔａの質量数が１８０．９であることから、Ｅ１／Ｅ２は０．１５以上１．５４以下であるのが好ましく、０．２６以上１．０３以下であるのがより好ましい。

また、第１元素がＹであり、第２元素がＮｂである場合、Ｙの質量数が８８．９であり、Ｎｂの質量数が９２．９であることから、Ｅ１／Ｅ２は０．２９以上２．８７以下であるのが好ましく、０．４８以上１．９１以下であるのがより好ましい。

また、第１元素がＶであり、第２元素がＮｂである場合、Ｖの質量数が５０．９であり、Ｎｂの質量数が９２．９であることから、Ｅ１／Ｅ２は０．１６以上１．６４以下であるのが好ましく、０．２７以上１．１０以下であるのがより好ましい。

また、第１元素がＴｉであり、第２元素がＺｒである場合、Ｔｉの質量数が４７．９であり、Ｚｒの質量数が９１．２であることから、Ｅ１／Ｅ２は０．１６以上１．５８以下であるのが好ましく、０．２６以上１．０５以下であるのがより好ましい。

また、第１元素がＺｒであり、第２元素がＴａである場合、Ｚｒの質量数が９１．２であり、Ｔａの質量数が１８０．９であることから、Ｅ１／Ｅ２は０．１５以上１．５１以下であるのが好ましく、０．２５以上１．０１以下であるのがより好ましい。

また、第１元素がＺｒであり、第２元素がＶである場合、Ｚｒの質量数が９１．２であり、Ｖの質量数が５０．９であることから、Ｅ１／Ｅ２は０．５４以上５．３８以下であるのが好ましく、０．９０以上３．５８以下であるのがより好ましい。

なお、上述する組み合わせ以外についても、上記と同様にしてＥ１／Ｅ２を算出することができる。

また、第１領域Ｐ１、第２領域Ｐ２および第３領域Ｐ３は、例えば、透過型電子顕微鏡による観察やエネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＳ）のマッピング分析により、その存在を特定可能である。図３は、本発明の粉末冶金用金属粉末に含まれる粒子の断面の透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）像の一例であり、図４は、図３に示す粒子の断面のエネルギー分散型Ｘ線分析のマッピング分析結果の一例である。

このうち、図３（ａ）は、粒子１の断面のＴＥＭ像（高角度環状暗視野走査透過型電子顕微鏡像）の一例であり、図３（ｂ）は、このＴＥＭ像の部分拡大図である。図３（ｂ）には、第１領域Ｐ１中に点在する第２領域Ｐ２または第３領域Ｐ３が矢印で指し示されている。

また、図４のうち、「ＳＴＥＭ−ＨＡＡＤＦ」は、図３（ｂ）に示すＴＥＭ像の部分拡大図であり、「Ｆｅ−Ｋ」はＦｅの分布の様子を示すマッピング像であり、「Ｃｒ−Ｋ」はＣｒの分布の様子を示すマッピング像であり、「Ｎｉ−Ｋ」はＮｉの分布の様子を示すマッピング像であり、「Ｓｉ−Ｋ」はＳｉの分布の様子を示すマッピング像であり、「Ｚｒ−Ｋ」はＺｒの分布の様子を示すマッピング像であり、「Ｎｂ−Ｋ」はＮｂの分布の様子を示すマッピング像であり、「Ｏ−Ｋ」はＯの分布の様子を示すマッピング像である。また、図４の矢印は、第２領域Ｐ２または第３領域Ｐ３を指し示すためのものである。なお、各マッピング像に現れている濃淡は、淡い部分ほど各元素の含有率が高いことを示し、濃い部分ほど各元素の含有率が低いことを示している。

図３に示すように、粒子１には、第１領域Ｐ１中に点在するように、第２領域Ｐ２および第３領域Ｐ３が存在しており、第２領域Ｐ２と第３領域Ｐ３とは互いに離れていることがわかる。

例えば、図４の「ＳＴＥＭ−ＨＡＡＤＦ」の図には、５つの粒状の領域（矢印で示された領域）が認められ、いずれの領域においてもＳｉおよびＯの集中とＦｅの欠損とが認められることから、これらの領域には酸化ケイ素が集積していることがわかる。また、これら５つの領域のうち、１つの領域ではＺｒ（第１元素）の集中が認められ、３つの領域ではＮｂ（第２元素）の集中が認められる。したがって、Ｚｒの集中が認められた領域は、第２領域Ｐ２に相当し、Ｎｂの集中が認められた領域は、第３領域Ｐ３に相当すると考えられる。また、５つの粒状の領域以外は、第１領域Ｐ１に相当すると考えられる。

このように第２領域Ｐ２と第３領域Ｐ３とが互いに離れていることで、粒子１の構造上の均一性がより高くなるため、焼結体中の結晶粒の微細化といった効果をムラなく発揮させることができる。その結果、より均質な焼結体が得られる。

また、第２領域Ｐ２の形状および第３領域Ｐ３の形状は、それぞれいかなる形状であってもよいが、図３に示すように粒状をなしている場合、第２領域Ｐ２の粒径および第３領域Ｐ３の粒径は、それぞれ粒子１の粒径の０．０１％以上０．９％以下程度であるのが好ましく、０．０５％以上０．６％以下程度であるのがより好ましく、０．１％以上０．５％以下であるのがさらに好ましい。このような第２領域Ｐ２および第３領域Ｐ３を含む粒子１は、焼成工程に供されたとき、第２領域Ｐ２および第３領域Ｐ３がそれぞれ焼結体中の金属結晶の粒界により移動し易くなるため、結晶粒の著しい成長をより確実に抑制することができる。

なお、第２領域Ｐ２の粒径および第３領域Ｐ３の粒径は、それぞれ粒子１の断面の拡大像において、第２領域Ｐ２および第３領域Ｐ３と同じ面積を持つ円の直径（円相当径）として求めることができる。また、粒子１の粒径は、粒子１の投影像と同じ面積を持つ円の直径（円相当径）として求めることができる。そして、上述した粒径の比率は、それぞれ１０個以上の第２領域Ｐ２および第３領域Ｐ３について求めた比率の平均値として求められる。

また、粒状とは、第２領域Ｐ２や第３領域Ｐ３の断面形状のアスペクト比が０．３以上１以下である状態をいい、具体的な形状は特に限定されないが、例えば円形状、多角形状が挙げられる。なお、前記アスペクト比とは、断面形状においてとり得る最大長さを長径とし、長径に直交する方向においてとり得る最大長さを短径としたとき、短径／長径で求められる比のことをいう。

また、第１元素の含有率Ｅ１と第２元素の含有率Ｅ２は、それぞれ前述した通りであるが、これらの合計については０．０５質量％以上０．６質量％以下であるのが好ましく、０．１０質量％以上０．４８質量％以下であるのがより好ましく、０．１２質量％以上０．２４質量％以下であるのがさらに好ましい。第１元素の含有率と第２元素の含有率の合計を前記範囲内に設定することで、製造される焼結体の高密度化が必要かつ十分なものとなる。

また、Ｓｉの含有率に対する第１元素の含有率と第２元素の含有率の合計の比率を（Ｅ１＋Ｅ２）／Ｓｉとしたとき、（Ｅ１＋Ｅ２）／Ｓｉは質量比で０．１以上０．７以下であるのが好ましく、０．１５以上０．６以下であるのがより好ましく、０．２以上０．５以下であるのがさらに好ましい。（Ｅ１＋Ｅ２）／Ｓｉを前記範囲内に設定することで、Ｓｉを添加した場合の靭性の低下等が、第１元素および第２元素の添加によって十分に補われる。その結果、高密度であるにもかかわらず、靭性といった機械的特性に優れ、かつ、Ｓｉに由来する耐食性にも優れた焼結体を製造可能な金属粉末が得られる。加えて、粒子１では、第１元素の炭化物等や第２元素の炭化物等を核とする酸化ケイ素の集積が必要かつ十分に行われ、Ｆｅの他、粒子１にＣｒ、Ｎｉ等の元素が含まれている場合には、それらの酸化反応が抑制され易くなる。このため、かかる観点からも、粒子１の焼結性が高くなり、より高密度で機械的特性および耐食性に優れた焼結体を得ることができる。

なお、第１元素の炭化物等や第２元素の炭化物等と酸化ケイ素との位置関係については、必ずしも炭化物等が酸化ケイ素の中心に位置する「核」である必要はなく、例えば、炭化物等の内側に酸化ケイ素が集積しているような位置関係であってもよい。

また、粒子１には、第１領域Ｐ１、第２領域Ｐ２および第３領域Ｐ３以外の領域が存在していてもよい。例えば、第１元素の炭化物等と第２元素の炭化物等とが併存する領域や、その領域に酸化ケイ素が集積している領域、あるいは、酸化ケイ素のみが集積している領域が存在していてもよい。

ところで、粒子１の第１領域Ｐ１および第２領域Ｐ２は、前述した式（１）〜（３）で表される関係の全てを満足していればよいが、下記式（１Ａ）〜（３Ａ）で表される関係の全てを満足しているのが好ましい。

１．５×Ｚｒ（Ｐ１） ＜ Ｚｒ（Ｐ２） ＜ １０^５×Ｚｒ（Ｐ１） （１Ａ）
１．５×Ｓｉ（Ｐ１） ＜ Ｓｉ（Ｐ２） ＜ １０^５×Ｓｉ（Ｐ１） （２Ａ）
１０^−５×Ｆｅ（Ｐ１） ＜ Ｆｅ（Ｐ２） ＜ １０^−１×Ｆｅ（Ｐ１） （３Ａ）

同様に、粒子１の第１領域Ｐ１および第３領域Ｐ３は、前述した式（４）〜（６）で表される関係の全てを満足していればよいが、下記式（４Ａ）〜（６Ａ）で表される関係の全てを満足しているのが好ましい。

１．５×Ｎｂ（Ｐ１） ＜ Ｎｂ（Ｐ３） ＜ １０^５×Ｎｂ（Ｐ１） （４Ａ）
１．５×Ｓｉ（Ｐ１） ＜ Ｓｉ（Ｐ３） ＜ １０^５×Ｓｉ（Ｐ１） （５Ａ）
１０^−５×Ｆｅ（Ｐ１） ＜ Ｆｅ（Ｐ３） ＜ １０^−１×Ｆｅ（Ｐ１） （６Ａ）

粒子１がこのような関係を満足することにより、粒子１の焼結性がより高くなり、さらに高密度で機械的特性および耐食性に優れた焼結体を得ることができる。

なお、このような関係は、例えば、粒子１の断面に現れた各領域について、エネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＳ）または波長分散型Ｘ線分析（ＷＤＳ）による定性定量分析を行うことで特定することができる。

また、粒子１では、上述したような第２領域Ｐ２および第３領域Ｐ３が、断面中にそれぞれ１個以上存在していればよく、それぞれ３個以上存在しているのが好ましく、それぞれ５個以上１０００個以下存在しているのがより好ましい。このような粒子１では、焼結体の機械的特性を損なうことなく、上述したような効果が十分に発揮される。なお、このときの粒子１の断面とは、その断面の面積が、粒子１の投影像の最大面積（面積が最大となる向きでの粒子１の面積）の９０％以上となるように選択された断面のことをいう。

また、このような粒子１は、その原材料として、少なくともＦｅ、Ｓｉ、第１元素および第２元素を用いることにより製造することができる。この際、各元素の比率を最適化することで、上述したような関係を満足する粒子１が得られる。

以下、粒子１を構成するＦｅ基合金の組成の一例について説明する。このＦｅ基合金には、Ｆｅが主成分として含まれ、Ｃｒが１０質量％以上３０質量％以下の割合で含まれ、Ｓｉが０．３質量％以上１．２質量％以下の割合で含まれ、Ｃが０．００５質量％以上１．２質量％以下の割合で含まれ、第１元素が０．０１質量％以上０．５質量％以下の割合で含まれ、第２元素が０．０１質量％以上０．５質量％以下の割合で含まれている。

ここで、Ｆｅ基合金においてＣｒおよびＣは、必須元素ではなく省略されてもよいが、添加されることによって以下のような効果をもたらす。

Ｃｒ（クロム）は、製造される焼結体に耐食性を付与する元素であり、Ｃｒを含む金属粉末を用いることで、長期にわたって高い機械的特性を維持し得る焼結体が得られる。

Ｆｅ基合金におけるＣｒの含有率は、１０質量％以上３０質量％以下とされるが、好ましくは１０．５質量％以上２１質量％以下とされ、より好ましくは１１質量％以上２０質量％以下とされる。Ｃｒの含有率が前記下限値を下回ると、全体の組成によっては、製造される焼結体の耐食性が不十分になるおそれがある。一方、Ｃｒの含有率が前記上限値を上回ると、全体の組成によっては、焼結性が低下し、焼結体の高密度化が困難になるおそれがある。

なお、Ｆｅ基合金にＮｉやＭｏが含まれている場合には、それに応じてＣｒの含有率を適宜変更するようにしてもよい。

例えば、Ｎｉの含有率が７質量％以上２２質量％以下であり、かつ、Ｍｏの含有率が１．２質量％未満である場合には、Ｃｒの含有率が１８質量％以上２０質量％以下であるのがさらに好ましい。一方、Ｎｉの含有率が１０質量％以上２２質量％以下であり、かつ、Ｍｏの含有率が１．２質量％以上５質量％以下である場合には、Ｃｒの含有率が１６質量％以上１８質量％未満であるのがさらに好ましい。

また、Ｎｉの含有率が０．０５質量％以上０．６質量％以下である場合には、Ｃｒの含有率が１０質量％以上１８質量％以下であるのがさらに好ましい。

Ｃ（炭素）は、第１元素や第２元素と併用されることで、前述したように第１元素の炭化物等や第２元素の炭化物等を生成する。これにより、前述したように高密度の焼結体を得ることができる。

Ｆｅ基合金におけるＣの含有率は、０．００５質量％以上１．２質量％以下とされる。Ｃの含有率が前記下限値を下回ると、全体の組成によっては、十分な量の第１元素の炭化物等や第２元素の炭化物等が生成され難くなるので、焼結体の高密度化が不十分になるおそれがある。一方、Ｃの含有率が前記上限値を上回ると、全体の組成によっては、第１元素や第２元素の量に対してＣが過剰になり、かえって粒子１の焼結性が低下するおそれがある。

なお、Ｆｅ基合金にＮｉが含まれている場合には、それに応じてＣの含有率を適宜変更するようにしてもよい。

例えば、Ｎｉの含有率が７質量％以上２２質量％以下である場合には、Ｃの含有率が０．００５質量％以上０．３質量％以下であるのがさらに好ましい。

また、Ｎｉの含有率が０．０５質量％以上０．６質量％以下である場合には、Ｃの含有率が０．１５質量％以上１．２質量％以下であるのがさらに好ましい。

さらには、Ｃの含有率に対する第１元素の含有率と第２元素の含有率の合計の比率を（Ｅ１＋Ｅ２）／Ｃとしたとき、（Ｅ１＋Ｅ２）／Ｃは１以上１６以下であるのが好ましく、２以上１３以下であるのがより好ましく、３以上１０以下であるのがさらに好ましい。（Ｅ１＋Ｅ２）／Ｃを前記範囲内に設定することで、Ｃを添加した場合の硬度の上昇および靭性の低下の抑制と、第１元素および第２元素の添加によってもたらされる高密度化とを両立させることができる。その結果、引張強さや靭性といった機械的特性に優れた焼結体を製造可能な粒子１が得られる。

なお、Ｆｅ基合金にＮｉが含まれている場合には、Ｎｉの含有率を０．０５質量％以上２２質量％以下に設定するのが好ましい。Ｆｅ基合金にＮｉを添加することで、製造される焼結体の耐食性や耐熱性をより高めることができる。

Ｎｉの含有率が前記下限値を下回ると、全体の組成によっては、製造される焼結体の耐食性や耐熱性を十分に高められないおそれがあり、一方、Ｎｉの含有率が前記上限値を上回ると、全体の組成によっては、かえって耐食性や耐熱性が低下するおそれがある。

（その他の元素）
Ｆｅ基合金は、これらの元素の他、必要に応じてＭｎ、Ｍｏ、Ｃｕ、ＮおよびＳのうちの少なくとも１種を含んでいてもよい。なお、これらの元素は、不可避的に含まれる場合もある。

Ｍｎは、製造される焼結体に耐食性および高い機械的特性を付与する元素である。
Ｆｅ基合金におけるＭｎの含有率は、特に限定されないが、０．０１質量％以上３質量％以下であるのが好ましく、０．０５質量％以上１質量％以下であるのがより好ましい。Ｍｎの含有率を前記範囲内に設定することで、より高密度で機械的特性に優れた焼結体が得られる。

なお、Ｍｎの含有率が前記下限値を下回ると、全体の組成によっては、製造される焼結体の耐食性や機械的特性を十分に高められないおそれがあり、一方、Ｍｎの含有率が前記上限値を上回ると、全体の組成によっては、かえって耐食性や機械的特性が低下するおそれがある。

Ｍｏは、製造される焼結体の耐食性を強化する元素である。
Ｆｅ基合金におけるＭｏの含有率は、特に限定されないが、１質量％以上５質量％以下であるのが好ましく、１．２質量％以上４質量％以下であるのがより好ましく、２質量％以上３質量％以下であるのがさらに好ましい。Ｍｏの含有率を前記範囲内に設定することで、製造される焼結体の密度の大幅な低下を招くことなく、焼結体の耐食性をより強化することができる。

Ｃｕは、製造される焼結体の耐食性を強化する元素である。
Ｆｅ基合金におけるＣｕの含有率は、特に限定されないが、５質量％以下であるのが好ましく、１質量％以上４質量％以下であるのがより好ましい。Ｃｕの含有率を前記範囲内に設定することで、製造される焼結体の密度の大幅な低下を招くことなく、焼結体の耐食性をより強化することができる。

なお、Ｎｉの含有率が０．０５質量％以上０．６質量％以下である場合には、Ｃｕの含有率が１質量％未満であるのが好ましく、０．１質量％未満であるのがより好ましい。また、この場合、不可避的に含まれる分を除いて実質的にＣｕが含まれない（０．０１質量％未満にする）ことがさらに好ましい。詳細な理由は不明であるものの、Ｃｕを含むことにより、第１元素や第２元素がもたらす前述したような効果が希薄になるおそれがあるからである。

Ｎは、製造される焼結体の耐力等の機械的特性を高める元素である。
Ｆｅ基合金におけるＮの含有率は、特に限定されないが、０．０３質量％以上１質量％以下であるのが好ましく、０．０８質量％以上０．３質量％以下であるのがより好ましく、０．１質量％以上０．２５質量％以下であるのがさらに好ましい。Ｎの含有率を前記範囲内に設定することで、製造される焼結体の密度の大幅な低下を招くことなく、焼結体の耐力等の機械的特性をより高めることができる。

なお、Ｎが添加された粒子１を製造するには、例えば、窒化した原料を用いる方法、溶融金属に対して窒素ガスを導入する方法、製造された金属粉末に窒化処理を施す方法等が用いられる。

Ｓは、製造される焼結体の被削性を高める元素である。
Ｆｅ基合金におけるＳの含有率は、特に限定されないが、０．５質量％以下であるのが好ましく、０．０１質量％以上０．３質量％以下であるのがより好ましい。Ｓの含有率を前記範囲内に設定することで、製造される焼結体の密度の大幅な低下を招くことなく、製造される焼結体の被削性をより高めることができる。したがって、得られた焼結体に切削加工を施すことで、所望の形状を削り出すことができる。

この他、Ｆｅ基合金には、Ｗ、Ｃｏ、Ｂ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｐｄ、Ａｌ等が添加されていてもよい。その場合、これらの元素の含有率は、特に限定されないが、それぞれ０．１質量％未満であるのが好ましく、合計でも０．２質量％未満であるのが好ましい。なお、これらの元素は、不可避的に含まれる場合もある。

さらに、Ｆｅ基合金には、不純物が含まれていてもよい。不純物としては、上述した元素以外の全ての元素が挙げられ、例えば、Ｌｉ、Ｂｅ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｐ、Ｋ、Ｃａ、Ｓｃ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｂｉ等が挙げられる。これらの不純物の混入量は、それぞれ、前述したＦｅ基合金の構成元素の含有率より小さいのが好ましい。また、これらの不純物の混入量は、各々の元素が０．０３質量％未満となるように設定されるのが好ましく、０．０２質量％未満となるように設定されるのがより好ましい。また、合計でも０．３質量％未満とされるのが好ましく、０．２質量％未満とされるのがより好ましい。なお、これらの元素は、その含有率が前記範囲内であれば、前述したような効果が阻害されないので、意図的に添加されていてもよい。

一方、Ｏ（酸素）も、意図的に添加されたり不可避的に混入したりしてもよいが、その量は０．８質量％以下程度であるのが好ましく、０．５質量％以下程度であるのがより好ましい。金属粉末中の酸素量をこの程度に収めることで、焼結性が高くなり、高密度で機械的特性に優れた焼結体が得られる。なお、下限値は特に設定されないが、量産容易性等の観点から０．０３質量％以上であるのが好ましい。

また、このようにして不可避的に混入するＯは、粒子１中においていかなる状態で（いかなる化合物として）存在していてもよいが、一例としては、第１元素や第２元素の酸化物として、あるいは、Ｓｉの酸化物（酸化ケイ素）として粒子１中に存在する。

したがって、第２領域Ｐ２および第３領域Ｐ３では、それぞれＯの含有率が、第１領域Ｐ１におけるＯの含有率より高くなっているのが好ましい。このような粒子１では、ＦｅやＣｒ等が還元され易く、したがって結晶内部の酸素混入量が比較的少なくなる。また、第２領域Ｐ２および第３領域Ｐ３が焼結体中の金属結晶の粒界に移動し、結晶粒の著しい成長が抑制される。このため、粒子１の焼結性がより高くなり、より高密度の焼結体が得られる。

換言すれば、第１領域Ｐ１におけるＯの含有率をＯ（Ｐ１）とし、第２領域Ｐ２におけるＯの含有率をＯ（Ｐ２）とし、第３領域Ｐ３におけるＯの含有率をＯ（Ｐ３）としたとき、粒子１は、下記式（７）、（８）で表される関係の全てを満足するのが好ましい。

Ｏ（Ｐ２） ＞ Ｏ（Ｐ１） （７）
Ｏ（Ｐ３） ＞ Ｏ（Ｐ１） （８）

また、粒子１は、下記式（７Ａ）、（８Ａ）で表される関係の全てを満足するのがより好ましい。

１．５×Ｏ（Ｐ１） ＜ Ｏ（Ｐ２） ＜ １０^５×Ｏ（Ｐ１） （７Ａ）
１．５×Ｏ（Ｐ１） ＜ Ｏ（Ｐ３） ＜ １０^５×Ｏ（Ｐ１） （８Ａ）

このような関係を満足する粒子１は、第２領域Ｐ２および第３領域Ｐ３において第１元素や第２元素、Ｓｉが十分に酸化し、一方、第１領域Ｐ１ではＯが十分に少ないものとなる。このため、結晶粒の著しい成長を抑制しつつ、粒子１の焼結性をより高めることができ、より高密度の焼結体が得られる。

また、Ｆｅ基合金の組成比は、例えば、ＪＩＳ Ｇ １２５７（２０００）に規定された鉄及び鋼−原子吸光分析法、ＪＩＳ Ｇ １２５８（２００７）に規定された鉄及び鋼−ＩＣＰ発光分光分析法、ＪＩＳ Ｇ １２５３（２００２）に規定された鉄及び鋼−スパーク放電発光分光分析法、ＪＩＳ Ｇ １２５６（１９９７）に規定された鉄及び鋼−蛍光Ｘ線分析法、ＪＩＳ Ｇ １２１１〜Ｇ １２３７に規定された重量・滴定・吸光光度法等により特定することができる。具体的には、例えばＳＰＥＣＴＲＯ社製固体発光分光分析装置（スパーク放電発光分光分析装置、モデル：ＳＰＥＣＴＲＯＬＡＢ、タイプ：ＬＡＶＭＢ０８Ａ）や、（株）リガク製ＩＣＰ装置（ＣＩＲＯＳ１２０型）が挙げられる。

なお、ＪＩＳ Ｇ １２１１〜Ｇ １２３７は、下記の通りである。
ＪＩＳ Ｇ １２１１（２０１１） 鉄及び鋼−炭素定量方法
ＪＩＳ Ｇ １２１２（１９９７） 鉄及び鋼−けい素定量方法
ＪＩＳ Ｇ １２１３（２００１） 鉄及び鋼中のマンガン定量方法
ＪＩＳ Ｇ １２１４（１９９８） 鉄及び鋼−りん定量方法
ＪＩＳ Ｇ １２１５（２０１０） 鉄及び鋼−硫黄定量方法
ＪＩＳ Ｇ １２１６（１９９７） 鉄及び鋼−ニッケル定量方法
ＪＩＳ Ｇ １２１７（２００５） 鉄及び鋼−クロム定量方法
ＪＩＳ Ｇ １２１８（１９９９） 鉄及び鋼−モリブデン定量方法
ＪＩＳ Ｇ １２１９（１９９７） 鉄及び鋼−銅定量方法
ＪＩＳ Ｇ １２２０（１９９４） 鉄及び鋼−タングステン定量方法
ＪＩＳ Ｇ １２２１（１９９８） 鉄及び鋼−バナジウム定量方法
ＪＩＳ Ｇ １２２２（１９９９） 鉄及び鋼−コバルト定量方法
ＪＩＳ Ｇ １２２３（１９９７） 鉄及び鋼−チタン定量方法
ＪＩＳ Ｇ １２２４（２００１） 鉄及び鋼中のアルミニウム定量方法
ＪＩＳ Ｇ １２２５（２００６） 鉄及び鋼−ひ素定量方法
ＪＩＳ Ｇ １２２６（１９９４） 鉄及び鋼−すず定量方法
ＪＩＳ Ｇ １２２７（１９９９） 鉄及び鋼中のほう素定量方法
ＪＩＳ Ｇ １２２８（２００６） 鉄及び鋼−窒素定量方法
ＪＩＳ Ｇ １２２９（１９９４） 鋼−鉛定量方法
ＪＩＳ Ｇ １２３２（１９８０） 鋼中のジルコニウム定量方法
ＪＩＳ Ｇ １２３３（１９９４） 鋼−セレン定量方法
ＪＩＳ Ｇ １２３４（１９８１） 鋼中のテルル定量方法
ＪＩＳ Ｇ １２３５（１９８１） 鉄及び鋼中のアンチモン定量方法
ＪＩＳ Ｇ １２３６（１９９２） 鋼中のタンタル定量方法
ＪＩＳ Ｇ １２３７（１９９７） 鉄及び鋼−ニオブ定量方法

また、Ｃ（炭素）およびＳ（硫黄）の特定に際しては、特に、ＪＩＳ Ｇ １２１１（２０１１）に規定された酸素気流燃焼（高周波誘導加熱炉燃焼）−赤外線吸収法も用いられる。具体的には、ＬＥＣＯ社製炭素・硫黄分析装置、ＣＳ−２００が挙げられる。

さらに、Ｎ（窒素）およびＯ（酸素）の特定に際しては、特に、ＪＩＳ Ｇ １２２８（２００６）に規定された鉄および鋼の窒素定量方法、ＪＩＳ Ｚ ２６１３（２００６）に規定された金属材料の酸素定量方法も用いられる。具体的には、ＬＥＣＯ社製酸素・窒素分析装置、ＴＣ−３００／ＥＦ−３００が挙げられる。

また、粒子１のうち、第１領域Ｐ１は前述したように結晶質で構成されている。そして、第１領域Ｐ１は、多結晶で構成されていてもよいが、単結晶で構成されているのが好ましい。図５は、本発明の粉末冶金用金属粉末に含まれる粒子の断面のＴＥＭ像の一例であり、図６は、従来の粉末冶金用金属粉末に含まれる粒子の断面のＴＥＭ像の一例である。なお、図５、６には、第２領域Ｐ２や第３領域Ｐ３が写っていないが、図５に示す粒子は第２領域Ｐ２および第３領域Ｐ３を含む粒子であり、図６に示す粒子は第２領域Ｐ２および第３領域Ｐ３を含まない粒子である。

このうち、図５（ａ）は、粒子１の断面の入射明視野（ＢＦ）像であり、図５（ｂ）は、同じ視野における（１−１−２）反射励起暗視野（ＤＦ）像である。また、図６（ａ）は、粒子１の断面の入射明視野（ＢＦ）像であり、図６（ｂ）は、同じ視野における（１−１０）反射励起暗視野（ＤＦ）像である。なお、（１−１−２）および（１−１０）は、各反射励起ＤＦ像の撮像にあたって選択された電子線回折点のミラー指数を示している。

図５（ａ）に示す粒子１の断面のＢＦ像では、結晶粒界に相当する境界線が認められない。また、図５（ｂ）に示す粒子１の断面の反射励起ＤＦ像は、特定の回折波を選択して得られた像であるが、粒子１の全体が明るく映し出されている。これらのことから、図５に示す粒子１の第１領域Ｐ１は単結晶で構成されていることがわかる。

一方、図６（ａ）に示す粒子の断面のＢＦ像では、結晶粒界に相当する境界線が認められる。また、図６（ｂ）に示す粒子の断面の反射励起ＤＦ像には、粒子の一部のみが映し出されている。これらのことから、図６に示す粒子は多結晶で構成されていることがわかる。

そして、このように第１領域Ｐ１が単結晶で構成されていると、粒子１が粉末冶金に供されたとき、粒子１の焼結性が高くなるとともに、第２領域Ｐ２および第３領域Ｐ３が焼結体中の金属結晶の粒界により移動し易くなると考えられる。その結果、結晶の肥大化をより確実に抑制し、より微細な結晶を有する焼結体が得られる。

なお、第１領域Ｐ１は、前述したように結晶質で構成されていればよいが、本明細書における結晶質とは、第１領域Ｐ１の７０体積％以上が単結晶または多結晶である状態をいう。この場合、単結晶または多結晶である部分の残部は、例えばアモルファスや金属ガラスであってもよい。また、第１領域Ｐ１が結晶質で構成されているか否かは、例えば上述したように粒子１の断面の反射励起暗視野像を観察することによって特定することができる。

また、このような第１領域Ｐ１が単結晶で構成されている粒子１（７０体積％以上が単結晶である粒子１）は、粉末冶金用金属粉末中にできるだけ多く含まれているのが好ましい。具体的には、第１領域Ｐ１が単結晶で構成されている粒子１は、粉末冶金用金属粉末中に個数比で５０％以上含まれているのが好ましく、６０％以上含まれているのがより好ましい。このような粉末冶金用金属粉末によれば、第２領域Ｐ２および第３領域Ｐ３がもたらす上述したような効果がより確実に発揮され、微細な結晶を有する焼結体をより確実に製造することができる。

なお、上記比率は、粉末冶金用金属粉末中の粒子２０個以上を任意に抽出し、さらにそれらの粒子について図５に示すような観察像を取得し、結晶粒界に相当する境界線が存在しない粒子が抽出した粒子のうち何個あるかによって求めることができる。

また、本発明の粉末冶金用金属粉末の平均粒径は、０．５μｍ以上３０μｍ以下であるのが好ましく、１μｍ以上２０μｍ以下であるのがより好ましく、２μｍ以上１０μｍ以下であるのがさらに好ましい。このような粒径の粉末冶金用金属粉末を用いることにより、焼結体中に残存する空孔が極めて少なくなるため、特に高密度で機械的特性に優れた焼結体を製造することができる。

なお、平均粒径は、レーザー回折法により得られた質量基準での累積粒度分布において、累積量が小径側から５０％になるときの粒径として求められる。

また、粉末冶金用金属粉末の平均粒径が前記下限値を下回った場合、成形し難い形状の場合、成形性が低下し、焼結密度が低下するおそれがあり、前記上限値を上回った場合、成形時に粒子間の隙間が大きくなるので、やはり焼結密度が低下するおそれがある。

また、粉末冶金用金属粉末の粒度分布は、できるだけ狭いのが好ましい。具体的には、粉末冶金用金属粉末の平均粒径が前記範囲内であれば、最大粒径が２００μｍ以下であるのが好ましく、１５０μｍ以下であるのがより好ましい。粉末冶金用金属粉末の最大粒径を前記範囲内に制御することにより、粉末冶金用金属粉末の粒度分布をより狭くすることができ、焼結体のさらなる高密度化を図ることができる。

なお、上記の最大粒径とは、レーザー回折法により得られた質量基準での累積粒度分布において、累積量が小径側から９９．９％となるときの粒径のことをいう。

また、粉末冶金用金属粉末の粒子の短径をＳ［μｍ］とし、長径をＬ［μｍ］としたとき、Ｓ／Ｌで定義されるアスペクト比の平均値は、０．４以上１以下程度であるのが好ましく、０．７以上１以下程度であるのがより好ましい。このようなアスペクト比の粉末冶金用金属粉末は、その形状が比較的球形に近くなるので、成形された際の充填率が高められる。その結果、焼結体のさらなる高密度化を図ることができる。

なお、前記長径とは、粒子の投影像においてとりうる最大長さであり、前記短径とは、長径に直交する方向においてとりうる最大長さである。また、アスペクト比の平均値は、１００個以上の粒子について測定されたアスペクト比の値の平均値として求められる。

また、本発明の粉末冶金用金属粉末のタップ密度は、３．５ｇ／ｃｍ^３以上であるのが好ましく、４ｇ／ｃｍ^３以上であるのがより好ましい。このようにタップ密度が大きい粉末冶金用金属粉末であれば、成形体を得る際に、粒子間の充填性が特に高くなる。このため、最終的に、特に緻密な焼結体を得ることができる。

また、本発明の粉末冶金用金属粉末の比表面積は、特に限定されないが、０．１ｍ^２／ｇ以上であるのが好ましく、０．２ｍ^２／ｇ以上であるのがより好ましい。このように比表面積の広い粉末冶金用金属粉末であれば、表面の活性（表面エネルギー）が高くなるため、より少ないエネルギーの付与でも容易に焼結することができる。したがって、成形体を焼結する際に、成形体の内側と外側とで焼結速度の差が生じ難くなり、内側に空孔が残存して焼結密度が低下するのを抑制することができる。

［焼結体の製造方法］
次に、このような本発明の粉末冶金用金属粉末を用いて焼結体を製造する方法について説明する。

焼結体を製造する方法は、［Ａ］焼結体製造用の組成物を用意する組成物調製工程と、［Ｂ］成形体を製造する成形工程と、［Ｃ］脱脂処理を施す脱脂工程と、［Ｄ］焼成を行う焼成工程と、を有する。以下、各工程について順次説明する。

［Ａ］組成物調製工程
まず、本発明の粉末冶金用金属粉末と、バインダーとを用意し、これらを混練機により混練し、混練物（組成物）を得る。

この混練物（本発明のコンパウンドの実施形態）中では、粉末冶金用金属粉末が均一に分散している。

本発明の粉末冶金用金属粉末は、例えば、アトマイズ法（例えば、水アトマイズ法、ガスアトマイズ法、高速回転水流アトマイズ法等）、還元法、カルボニル法、粉砕法等の各種粉末化法により製造される。

このうち、本発明の粉末冶金用金属粉末は、アトマイズ法により製造されたものであるのが好ましく、水アトマイズ法または高速回転水流アトマイズ法により製造されたものであるのがより好ましい。アトマイズ法は、溶融金属（溶湯）を、高速で噴射された流体（液体または気体）に衝突させることにより、溶湯を微粉化するとともに冷却して、金属粉末を製造する方法である。粉末冶金用金属粉末をこのようなアトマイズ法によって製造することにより、極めて微小な粉末を効率よく製造することができる。また、得られる粉末の粒子形状が表面張力の作用により球形状に近くなる。このため、成形した際に充填率の高いものが得られる。すなわち、高密度な焼結体を製造可能な粉末を得ることができる。さらに、溶湯の冷却速度が非常に速くなることから、第２領域Ｐ２および第３領域Ｐ３がより均一に分布した粒子１を得ることができる。

なお、アトマイズ法として、水アトマイズ法を用いた場合、溶融金属に向けて噴射される水（以下、「アトマイズ水」という。）の圧力は、特に限定されないが、好ましくは７５ＭＰａ以上１２０ＭＰａ以下（７５０ｋｇｆ／ｃｍ^２以上１２００ｋｇｆ／ｃｍ^２以下）程度とされ、より好ましくは、９０ＭＰａ以上１２０ＭＰａ以下（９００ｋｇｆ／ｃｍ^２以上１２００ｋｇｆ／ｃｍ^２以下）程度とされる。

また、アトマイズ水の水温も、特に限定されないが、好ましくは１℃以上２０℃以下程度とされる。

さらに、アトマイズ水は、溶湯の落下経路上に頂点を有し、外径が下方に向かって漸減するような円錐状に噴射される場合が多い。この場合、アトマイズ水が形成する円錐の頂角θは、１０°以上４０°以下程度であるのが好ましく、１５°以上３５°以下程度であるのがより好ましい。これにより、前述したような組成の粉末冶金用金属粉末を、確実に製造することができる。

また、水アトマイズ法（特に高速回転水流アトマイズ法）によれば、とりわけ速く溶湯を冷却することができる。このため、広い合金組成において高品質な粉末が得られる。

また、アトマイズ法において溶湯を冷却する際の冷却速度は、１×１０^４℃／ｓ以上であるのが好ましく、１×１０^５℃／ｓ以上であるのがより好ましい。このような急速な冷却により、均質な粉末冶金用金属粉末が得られる。その結果、高品質な焼結体を得ることができる。なお、粒子１中における前述したような結晶質の体積占有率は、粉末冶金用金属粉末を製造する際の条件（例えば合金組成や製造条件等）に応じて変化する。例えば冷却速度を高めた場合（例えば１×１０^５℃／ｓ以上の場合）には、アモルファスや金属ガラスがやや多くなり、冷却速度を低くした場合（例えば１×１０^４℃／ｓ以上１×１０^５℃／ｓ未満の場合）には、結晶質がやや多くなる傾向がある。

なお、このようにして得られた粉末冶金用金属粉末に対し、必要に応じて、分級を行ってもよい。分級の方法としては、例えば、ふるい分け分級、慣性分級、遠心分級のような乾式分級、沈降分級のような湿式分級等が挙げられる。

一方、バインダーとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体等のポリオレフィン、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート等のアクリル系樹脂、ポリスチレン等のスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリエーテル、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドンまたはこれらの共重合体等の各種樹脂や、各種ワックス、パラフィン、高級脂肪酸（例：ステアリン酸）、高級アルコール、高級脂肪酸エステル、高級脂肪酸アミド等の各種有機バインダーが挙げられ、これらのうち１種または２種以上を混合して用いることができる。

また、バインダーの含有率は、混練物全体の２質量％以上２０質量％以下程度であるのが好ましく、５質量％以上１０質量％以下程度であるのがより好ましい。バインダーの含有率が前記範囲内であることにより、成形性よく成形体を形成することができるとともに、密度を高め、成形体の形状の安定性等を特に優れたものとすることができる。また、これにより、成形体と脱脂体との大きさの差、いわゆる収縮率を最適化して、最終的に得られる焼結体の寸法精度の低下を防止することができる。すなわち、高密度でかつ寸法精度の高い焼結体を得ることができる。

また、混練物中には、必要に応じて、可塑剤が添加されていてもよい。この可塑剤としては、例えば、フタル酸エステル（例：ＤＯＰ、ＤＥＰ、ＤＢＰ）、アジピン酸エステル、トリメリット酸エステル、セバシン酸エステル等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を混合して用いることができる。

さらに、混練物中には、粉末冶金用金属粉末、バインダー、可塑剤の他に、例えば、滑剤、酸化防止剤、脱脂促進剤、界面活性剤等の各種添加物を必要に応じ添加することができる。

なお、混練条件は、用いる粉末冶金用金属粉末の金属組成や粒径、バインダーの組成、およびこれらの配合量等の諸条件により異なるが、その一例を挙げれば、混練温度：５０℃以上２００℃以下程度、混練時間：１５分以上２１０分以下程度とすることができる。

また、混練物は、必要に応じ、ペレット（小塊）化される。ペレットの粒径は、例えば、１ｍｍ以上１５ｍｍ以下程度とされる。

なお、後述する成形方法によっては、混練物に代えて、造粒粉末を製造するようにしてもよい。これらの混練物および造粒粉末等が、後述する成形工程に供される組成物の一例である。

本発明の造粒粉末の実施形態は、本発明の粉末冶金用金属粉末に造粒処理を施すことにより、複数個の金属粒子同士をバインダーで結着してなるものである。

造粒粉末の製造に用いられるバインダーとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体等のポリオレフィン、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート等のアクリル系樹脂、ポリスチレン等のスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリエーテル、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドンまたはこれらの共重合体等の各種樹脂や、各種ワックス、パラフィン、高級脂肪酸（例：ステアリン酸）、高級アルコール、高級脂肪酸エステル、高級脂肪酸アミド等の各種有機バインダーが挙げられ、これらのうち１種または２種以上を混合して用いることができる。

このうち、バインダーとしては、ポリビニルアルコールまたはポリビニルピロリドンを含むものが好ましい。これらのバインダー成分は、結着性が高いため、比較的少量であっても効率よく造粒粉末を形成することができる。また、熱分解性も高いことから、脱脂および焼成の際に、短時間で確実に分解、除去することが可能になる。

また、バインダーの含有率は、造粒粉末全体の０．２質量％以上１０質量％以下程度であるのが好ましく、０．３質量％以上５質量％以下程度であるのがより好ましく、０．３質量％以上２質量％以下であるのがさらに好ましい。バインダーの含有率が前記範囲内であることにより、著しく大きな粒子が造粒されたり、造粒されていない金属粒子が大量に残存してしまうのを抑制しつつ、造粒粉末を効率よく形成することができる。また、成形性が向上するため、成形体の形状の安定性等を特に優れたものとすることができる。また、バインダーの含有率を前記範囲内としたことにより、成形体と脱脂体との大きさの差、いわゆる収縮率を最適化して、最終的に得られる焼結体の寸法精度の低下を防止することができる。

さらに、造粒粉末中には、必要に応じて、可塑剤、滑剤、酸化防止剤、脱脂促進剤、界面活性剤等の各種添加物が添加されていてもよい。

一方、造粒処理としては、例えば、スプレードライ（噴霧乾燥）法、転動造粒法、流動層造粒法、転動流動造粒法等が挙げられる。

なお、造粒処理では、必要に応じて、バインダーを溶解する溶媒が用いられる。かかる溶媒としては、例えば、水、四塩化炭素のような無機溶媒や、ケトン系溶媒、アルコール系溶媒、エーテル系溶媒、セロソルブ系溶媒、脂肪族炭化水素系溶媒、芳香族炭化水素系溶媒、芳香族複素環化合物系溶媒、アミド系溶媒、ハロゲン化合物系溶媒、エステル系溶媒、アミン系溶媒、ニトリル系溶媒、ニトロ系溶媒、アルデヒド系溶媒のような有機溶媒等が挙げられ、これらから選択される１種または２種以上の混合物が用いられる。

造粒粉末の平均粒径は、特に限定されないが、１０μｍ以上２００μｍ以下程度であるのが好ましく、２０μｍ以上１００μｍ以下程度であるのがより好ましく、２５μｍ以上６０μｍ以下程度であるのがさらに好ましい。このような粒径の造粒粉末は、良好な流動性を有し、成形型の形状をより忠実に反映させ得るものとなる。

なお、平均粒径は、レーザー回折法により得られた質量基準での累積粒度分布において、累積量が小径側から５０％になるときの粒径として求められる。

［Ｂ］成形工程
次に、混練物または造粒粉末を成形して、目的の焼結体と同形状の成形体を製造する。

成形体の製造方法（成形方法）としては、特に限定されず、例えば、圧粉成形（圧縮成形）法、金属粉末射出成形（ＭＩＭ：Metal Injection Molding）法、押出成形法等の各種成形法を用いることができる。

このうち、圧粉成形法の場合の成形条件は、用いる粉末冶金用金属粉末の組成や粒径、バインダーの組成、およびこれらの配合量等の諸条件によって異なるが、成形圧力が２００ＭＰａ以上１０００ＭＰａ以下（２ｔ／ｃｍ^２以上１０ｔ／ｃｍ^２以下）程度であるのが好ましい。

また、金属粉末射出成形法の場合の成形条件は、諸条件によって異なるものの、材料温度が８０℃以上２１０℃以下程度、射出圧力が５０ＭＰａ以上５００ＭＰａ以下（０．５ｔ／ｃｍ^２以上５ｔ／ｃｍ^２以下）程度であるのが好ましい。

また、押出成形法の場合の成形条件は、諸条件によって異なるものの、材料温度が８０℃以上２１０℃以下程度、押出圧力が５０ＭＰａ以上５００ＭＰａ以下（０．５ｔ／ｃｍ^２以上５ｔ／ｃｍ^２以下）程度であるのが好ましい。

このようにして得られた成形体は、金属粉末の複数の粒子の間隙に、バインダーが一様に分布した状態となる。

なお、作製される成形体の形状寸法は、以降の脱脂工程および焼成工程における成形体の収縮分を見込んで決定される。

［Ｃ］脱脂工程
次に、得られた成形体に脱脂処理（脱バインダー処理）を施し、脱脂体を得る。

具体的には、成形体を加熱して、バインダーを分解することにより、成形体中からバインダーを除去して、脱脂処理がなされる。

この脱脂処理は、例えば、成形体を加熱する方法、バインダーを分解するガスに成形体を曝す方法等が挙げられる。

成形体を加熱する方法を用いる場合、成形体の加熱条件は、バインダーの組成や配合量によって若干異なるものの、温度１００℃以上７５０℃以下×０．１時間以上２０時間以下程度であるのが好ましく、１５０℃以上６００℃以下×０．５時間以上１５時間以下程度であるのがより好ましい。これにより、成形体を焼結させることなく、成形体の脱脂を必要かつ十分に行うことができる。その結果、脱脂体の内部にバインダー成分が多量に残留してしまうのを確実に防止することができる。

また、成形体を加熱する際の雰囲気は、特に限定されず、水素のような還元性ガス雰囲気、窒素、アルゴンのような不活性ガス雰囲気、大気のような酸化性ガス雰囲気、またはこれらの雰囲気を減圧した減圧雰囲気等が挙げられる。
一方、バインダーを分解するガスとしては、例えば、オゾンガス等が挙げられる。

なお、このような脱脂工程は、脱脂条件の異なる複数の過程（ステップ）に分けて行うことにより、成形体中のバインダーをより速やかに、そして、成形体に残存させないように分解・除去することができる。

また、必要に応じて、脱脂体に対して切削、研磨、切断等の機械加工を施すようにしてもよい。脱脂体は、硬度が比較的低く、かつ比較的可塑性に富んでいるため、脱脂体の形状が崩れるのを防止しつつ、容易に機械加工を施すことができる。このような機械加工によれば、最終的に寸法精度の高い焼結体を容易に得ることができる。

［Ｄ］焼成工程
前記工程［Ｃ］で得られた脱脂体を、焼成炉で焼成して焼結体を得る。

この焼成により、粉末冶金用金属粉末は、粒子同士の界面で拡散が生じ、焼結に至る。この際、前述したようなメカニズムによって、脱脂体が速やかに焼結される。その結果、全体的に緻密な高密度の焼結体が得られる。

焼成温度は、成形体および脱脂体の製造に用いた粉末冶金用金属粉末の組成や粒径等によって異なるが、一例として９８０℃以上１３３０℃以下程度とされる。また、好ましくは１０５０℃以上１２６０℃以下程度とされる。

また、焼成時間は、０．２時間以上７時間以下とされるが、好ましくは１時間以上６時間以下程度とされる。

なお、焼成工程においては、途中で焼成温度や後述する焼成雰囲気を変化させるようにしてもよい。

焼成条件をこのような範囲に設定することにより、焼結が進み過ぎて過焼結となり結晶組織が肥大化するのを防止しつつ、脱脂体全体を十分に焼結させることができる。その結果、高密度であり、かつ特に機械的特性に優れた焼結体を得ることができる。

また、焼成温度が比較的低温であることから、焼成炉による加熱温度を一定に制御し易く、したがって、脱脂体の温度も一定になり易い。その結果、より均質な焼結体を製造することができる。

さらには、前述したような焼成温度は、一般的な焼成炉で十分に実現可能な焼成温度であるため、安価な焼成炉が利用可能であるとともに、ランニングコストも抑えることができる。換言すれば、前記焼成温度を超える場合には、特殊な耐熱材料を用いた高価な焼成炉を利用する必要があり、しかもランニングコストも高くなるおそれがある。

また、焼成の際の雰囲気は、特に限定されないが、金属粉末の著しい酸化を防止することを考慮した場合、水素のような還元性ガス雰囲気、アルゴンのような不活性ガス雰囲気、またはこれらの雰囲気を減圧した減圧雰囲気等が好ましく用いられる。

このようにして得られた焼結体は、高密度で機械的特性に優れたものとなる。すなわち、本発明の粉末冶金用金属粉末とバインダーとを含む組成物を、成形した後、脱脂・焼結して製造された焼結体は、従来の金属粉末を焼結してなる焼結体に比べて相対密度が高くなる。よって、本発明であれば、ＨＩＰ処理のような追加処理を施さなければ到達し得なかった高密度の焼結体を、追加処理なしに実現することができる。

具体的には、本発明によれば、粉末冶金用金属粉末の組成によって若干異なるものの、一例として従来よりも２％以上の相対密度の向上が期待できる。

その結果、得られた焼結体の相対密度は、一例として９７％以上になることが期待できる（好ましくは９８％以上、より好ましくは９８．５％以上）。このような範囲の相対密度を有する焼結体は、粉末冶金技術を利用することで目的とする形状に限りなく近い形状を有するものであるにもかかわらず、溶製材に匹敵する優れた機械的特性を有するものとなるため、ほとんど後加工を施すことなく各種の機械部品や構造部品等に適用可能なものとなる。

また、本発明の粉末冶金用金属粉末とバインダーとを含む組成物を、成形した後、脱脂・焼結して製造された焼結体は、その引張強さや０．２％耐力が、従来の金属粉末を用いて同様に焼結してなる焼結体の引張強さや０．２％耐力よりも大きくなる。これは、合金組成を最適化したことにより、金属粉末の焼結性を高め、これにより製造される焼結体の機械的特性が向上したためと考えられる。

また、上述したようにして製造された焼結体は、その表面が高硬度のものとなる。具体的には、粉末冶金用金属粉末の組成によって若干異なるものの、例えばオーステナイト系ステンレス鋼に準じた組成の場合、表面のビッカース硬度が１４０以上５００以下になることが期待される。また、好ましくは１５０以上４００以下になることが期待される。また、例えばマルテンサイト系ステンレス鋼に準じた組成の場合、表面のビッカース硬度が５７０以上１２００以下になることが期待される。また、好ましくは６００以上１０００以下になることが期待される。このような硬度を有する焼結体は、特に高い耐久性を有するものとなる。

なお、追加処理を施さなくても、焼結体は十分に高い密度と機械的特性とを有しているが、さらなる高密度化および機械的特性の向上を図るために、各種の追加処理を施すようにしてもよい。

この追加処理としては、例えば、前述したＨＩＰ処理のような高密度化を図る追加処理であってもよく、各種焼き入れ処理、各種サブゼロ処理、各種焼き戻し処理等であってもよいが、これらの追加処理を単独で行われてもよく、複数が組み合わされて行われてもよい。

また、上述した焼成工程や各種追加処理においては、金属粉末中（焼結体中）の軽元素が揮発し、最終的に得られる焼結体の組成は、金属粉末中の組成から若干変化している場合もある。

例えば、Ｃについては、工程条件や処理条件に応じて異なるものの、最終的な焼結体における含有率が、粉末冶金用金属粉末における含有率の５％以上１００％以下の範囲内（好ましくは３０％以上１００％以下の範囲内）で変化する可能性がある。

また、Ｏについても、工程条件や処理条件に応じて異なるものの、最終的な焼結体における含有率が、粉末冶金用金属粉末における含有率の１％以上５０％以下の範囲内（好ましくは３％以上５０％以下の範囲内）で変化する可能性がある。

一方、前述したように、製造された焼結体は、必要に応じて行われる追加処理の一環でＨＩＰ処理に供されてもよいが、ＨＩＰ処理を行っても十分な効果が発揮されない場合も多い。ＨＩＰ処理では、焼結体のさらなる高密度化を図ることができるが、そもそも本発明で得られる焼結体は、焼成工程の終了時点ですでに十分な高密度化が図られている。このため、さらにＨＩＰ処理を施したとしても、それ以上の高密度化は進み難い。

加えて、ＨＩＰ処理では、圧力媒体を介して被処理物を加圧する必要があるため、被処理物が汚染されたり、汚染に伴って被処理物の組成や物性が意図しない変化を生じたり、汚染に伴って被処理物が変色したりするおそれがある。また、加圧されることにより被処理物内において残留応力が発生あるいは増加し、これが経時的に解放されるのに伴って変形や寸法精度の低下といった不具合の発生を招くおそれがある。

これに対し、本発明によれば、このようなＨＩＰ処理を施すことなく、十分に密度の高い焼結体を製造可能であるため、ＨＩＰ処理を施した場合と同様の高密度化および高強度化が図られた焼結体を得ることができる。そして、このような焼結体は、汚染や変色、意図しない組成や物性の変化等が少なく、変形や寸法精度の低下といった不具合の発生も少ないものとなる。よって、本発明によれば、機械的強度および寸法精度が高く、耐久性に優れた焼結体を効率よく製造することができる。

また、本発明で製造された焼結体は、機械的特性を向上させる目的の追加処理をほとんど必要としないため、組成や結晶組織が焼結体全体で均一になり易い。このため、構造的な等方性が高く、形状によらず全方位からの荷重に対する耐久性に優れたものとなる。

［焼結体］
次に、本発明の焼結体の実施形態について説明する。

図７は、本発明の焼結体の実施形態の断面を模式的に示す図である。
上述したような本発明の粉末冶金用金属粉末を用いることにより、得られる焼結体１０についても、図７に示すように粉末冶金用金属粉末と同様の特徴を有するものとなる。

すなわち、本実施形態に係る焼結体１０は、図７に示すように、第１領域Ｓ１と第２領域Ｓ２と第３領域Ｓ３とを含んでいる。このうち、図７に示す第１領域Ｓ１は、焼結体１０の断面の大部分を占めている。一方、図７に示す第２領域Ｓ２および第３領域Ｓ３は、それぞれ粒状をなしており、互いに離れた状態で第１領域Ｓ１中に点在している。

これらの第１領域Ｓ１、第２領域Ｓ２および第３領域Ｓ３は、本実施形態に係る粉末冶金用金属粉末における第１領域Ｐ１、第２領域Ｐ２および第３領域Ｐ３と同様の関係を有している。

すなわち、第２領域Ｓ２では、第１元素の含有率が、第１領域Ｓ１における第１元素の含有率より高くなっており、かつ、Ｓｉの含有率が、第１領域Ｓ１におけるＳｉの含有率より高くなっており、かつ、Ｆｅの含有率が、第１領域Ｓ１におけるＦｅの含有率より低くなっている。

換言すれば、第１領域Ｓ１における第１元素の含有率をＥ１（Ｓ１）とし、第２領域Ｓ２における第１元素の含有率をＥ２（Ｓ２）とし、第１領域Ｓ１におけるＳｉの含有率をＳｉ（Ｓ１）とし、第２領域Ｓ２におけるＳｉの含有率をＳｉ（Ｓ２）とし、第１領域Ｓ１におけるＦｅの含有率をＦｅ（Ｓ１）とし、第２領域Ｓ２におけるＦｅの含有率をＦｅ（Ｓ２）としたとき、焼結体１０は、下記式（９）〜（１１）で表される関係の全てを満足する。

Ｅ１（Ｓ２） ＞ Ｅ１（Ｓ１） （９）
Ｓｉ（Ｓ２） ＞ Ｓｉ（Ｓ１） （１０）
Ｆｅ（Ｓ２） ＜ Ｆｅ（Ｓ１） （１１）

また、第３領域Ｓ３では、第２元素の含有率が、第１領域Ｓ１における第２元素の含有率より高くなっており、かつ、Ｓｉの含有率が、第１領域Ｓ１におけるＳｉの含有率より高くなっており、かつ、Ｆｅの含有率が、第１領域Ｓ１におけるＦｅの含有率より低くなっている。

換言すれば、第１領域Ｓ１における第２元素の含有率をＥ２（Ｓ１）とし、第３領域Ｓ３における第２元素の含有率をＥ２（Ｓ３）とし、第３領域Ｓ３におけるＳｉの含有率をＳｉ（Ｓ３）とし、第３領域Ｓ３におけるＦｅの含有率をＦｅ（Ｓ３）としたとき、焼結体１０は、下記式（１２）〜（１４）で表される関係の全てを満足する。

Ｅ２（Ｓ３） ＞ Ｅ２（Ｓ１） （１２）
Ｓｉ（Ｓ３） ＞ Ｓｉ（Ｓ１） （１３）
Ｆｅ（Ｓ３） ＜ Ｆｅ（Ｓ１） （１４）

このような第１領域Ｓ１、第２領域Ｓ２および第３領域Ｓ３を含む焼結体１０は、高密度であり、機械的特性に優れたものとなる。このため、例えば機械部品や構造部品といった大きな外力が加わる用途にも幅広く適用可能なものとなる。

なお、本実施形態に係る焼結体１０は、さらに、前記式（１Ａ）〜（３Ａ）の「Ｐ」を「Ｓ」に置き換えた式で表される関係の全てを満足しているのが好ましい。

同様に、本実施形態に係る焼結体１０は、さらに、前記式（４Ａ）〜（６Ａ）の「Ｐ」を「Ｓ」に置き換えた式で表される関係の全てを満足しているのが好ましい。

また、第２領域Ｓ２および第３領域Ｓ３では、それぞれＯの含有率が、第１領域Ｓ１におけるＯの含有率より高くなっているのが好ましい。このような焼結体１０では、第１領域Ｓ１におけるＯの含有率が相対的に低いことになる。第１領域Ｓ１は、焼結体１０の機械的特性に大きな影響を及ぼすと考えられることから、第１領域Ｓ１におけるＯの含有率を低くすることで、機械的特性に優れた焼結体１０が得られる。

ここで、図８は、本発明の焼結体の断面の透過型電子顕微鏡像の一例であり、図９は、図８に示す焼結体の断面のエネルギー分散型Ｘ線分析のマッピング分析結果の一例である。

このうち、図８（ａ）は、焼結体の断面のＴＥＭ像（明視野像）の一例であり、図８（ｂ）は、このＴＥＭ像の部分拡大図である。

また、図９のうち、「ＳＴＥＭ−ＨＡＡＤＦ」は、図８（ｂ）に示す領域と同じ領域の高角度環状暗視野走査透過型電子顕微鏡像であり、「Ｆｅ−Ｋ」はＦｅの分布の様子を示すマッピング像であり、「Ｃｒ−Ｋ」はＣｒの分布の様子を示すマッピング像であり、「Ｎｉ−Ｋ」はＮｉの分布の様子を示すマッピング像であり、「Ｍｏ−Ｋ」はＭｏの分布の様子を示すマッピング像であり、「Ｓｉ−Ｋ」はＳｉの分布の様子を示すマッピング像であり、「Ｚｒ−Ｋ」はＺｒの分布の様子を示すマッピング像であり、「Ｎｂ−Ｋ」はＮｂの分布の様子を示すマッピング像であり、「Ａｌ−Ｋ」はＡｌの分布の様子を示すマッピング像であり、「Ｏ−Ｋ」はＯの分布の様子を示すマッピング像である。また、図９の矢印は、第２領域Ｓ２を指し示すためのものである。なお、各マッピング像に現れている濃淡のうち、淡い部分ほど各元素の含有率が高いことを示し、濃い部分ほど各元素の含有率が低いことを示している。

図９に示すように、「ＳＴＥＭ−ＨＡＡＤＦ」の図には、１つの粒状の領域（矢印で示された領域）が認められ、この領域においてＳｉおよびＯの集中とＦｅの欠損とが認められる。このことから、この領域には酸化ケイ素が集積していることがわかる。また、この領域ではＺｒ（第１元素）の集積が認められる。したがって、この領域は第２領域Ｓ２に相当すると考えられる。

また、図９に示すように、焼結体がＡｌを含んでいる場合には、このＡｌはＺｒの外側に分布していることが好ましい。換言すれば、Ａｌは第２領域Ｓ２の近傍において、Ｚｒと排他的に分布しているのが好ましい。これにより、例えば意図せずＡｌが混入した場合でも、Ａｌを第２領域Ｓ２の近傍に留めることができ、Ａｌが第１領域Ｓ１に固溶し難くなるため、Ａｌが焼結体の機械的特性に及ぼす影響を最小限に抑えることができる。

なお、観察像は省略するものの、Ａｌは、第３領域Ｓ３の近傍においても同様に分布しているのが好ましい。

また、第２領域Ｓ２の形状および第３領域Ｓ３の形状は、それぞれいかなる形状であってもよいが、図８に示すように粒状（円形状）をなしている場合、第２領域Ｓ２の粒径および第３領域Ｓ３の粒径は、それぞれ１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下程度であるのが好ましく、５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下程度であるのがより好ましい。このような第２領域Ｓ２および第３領域Ｓ３は、それぞれ焼結体の機械的特性を損なうことなく、Ｆｅ等の酸化を抑制することに寄与するため、特に機械的特性に優れた焼結体を実現することができる。

なお、第２領域Ｓ２の粒径および第３領域Ｓ３の粒径は、それぞれ焼結体の断面の拡大像において、第２領域Ｓ２および第３領域Ｓ３と同じ面積を持つ円の直径（円相当径）として求めることができる。

また、第２領域Ｓ２および第３領域Ｓ３は、それぞれ焼結体中のいかなる位置に存在していてもよいが、結晶粒界に位置しているのが好ましい。これにより、第２領域Ｓ２および第３領域Ｓ３によってもたらされる前述したような効果がより顕著に発揮される。すなわち、結晶内部の酸素濃度を低下させるといった効果がより確実に発揮され、焼結体の機械的特性を十分に高めることができる。

なお、図８（ａ）においても、中央に認められる黒色の粒状の領域（第２領域Ｓ２）を挟んで、像の左斜め上方と右斜め下方とに向かって粒界の線が伸びていることが認められ、第２領域Ｓ２が結晶粒界に位置していることが認められる。

このような焼結体１０における第２領域Ｓ２および第３領域Ｓ３は、前述した粒子１における第２領域Ｐ２および第３領域Ｐ３が移行したものと考えられる。したがって、焼結体１０を観察して第２領域Ｓ２および第３領域Ｓ３が認められたときには、その焼結体１０を製造するために用いた粒子１中に、第２領域Ｐ２および第３領域Ｐ３が存在していたことが推定されることとなる。そして、その焼結体１０は、粒子１中に含まれた第２領域Ｐ２および第３領域Ｐ３が前述したような作用をもたらした結果物であり、高密度でかつ機械的特性に優れた焼結体であることが推察される。

以上、本発明の粉末冶金用金属粉末、コンパウンド、造粒粉末、焼結体および焼結体の製造方法について、好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。

また、本発明の焼結体は、例えば、自動車用部品、自転車用部品、鉄道車両用部品、船舶用部品、航空機用部品、宇宙輸送機（例えばロケット等）用部品のような輸送機器用部品、パソコン用部品、携帯電話端末用部品のような電子機器用部品、冷蔵庫、洗濯機、冷暖房機のような電気機器用部品、工作機械、半導体製造装置のような機械用部品、原子力発電所、火力発電所、水力発電所、製油所、化学コンビナートのようなプラント用部品、時計用部品、金属食器、宝飾品、眼鏡フレームのような装飾品の他、あらゆる構造部品に用いられる。

次に、本発明の実施例について説明する。
１．焼結体（Ｚｒ−Ｎｂ系）の製造
（サンプルＮｏ．１）
［１］まず、水アトマイズ法により製造された表１に示す組成の金属粉末を用意した。なお、この金属粉末の平均粒径は４．０５μｍ、タップ密度は４．２０ｇ／ｃｍ^３、比表面積は０．２３ｍ^２／ｇであった。

また、表１に示す粉末の組成は、誘導結合高周波プラズマ発光分析法（ＩＣＰ法）により同定、定量した。また、ＩＣＰ分析には、（株）リガク製、ＩＣＰ装置（ＣＩＲＯＳ１２０型）を用いた。また、Ｃの同定、定量には、ＬＥＣＯ社製炭素・硫黄分析装置（ＣＳ−２００）を用いた。さらに、Ｏの同定、定量には、ＬＥＣＯ社製酸素・窒素分析装置（ＴＣ−３００／ＥＦ−３００）を用いた。

［２］次に、金属粉末と、ポリプロピレンおよびワックスの混合物（有機バインダー）とを、質量比で９：１となるよう秤量して混合し、混合原料を得た。

［３］次に、この混合原料を混練機で混練し、コンパウンドを得た。
［４］次に、このコンパウンドを、以下に示す成形条件で、射出成形機にて成形し、成形体を作製した。

＜成形条件＞
・材料温度：１５０℃
・射出圧力：１１ＭＰａ（１１０ｋｇｆ／ｃｍ^２）

［５］次に、得られた成形体に対して、以下に示す脱脂条件で熱処理（脱脂処理）を施し、脱脂体を得た。

＜脱脂条件＞
・脱脂温度 ：５００℃
・脱脂時間 ：１時間（脱脂温度での保持時間）
・脱脂雰囲気：窒素雰囲気

［６］次に、得られた脱脂体を、以下に示す焼成条件で焼成した。これにより、焼結体を得た。なお、焼結体の形状は、直径１０ｍｍ、厚さ５ｍｍの円筒形状とした。

＜焼成条件＞
・焼成温度 ：１１５０℃
・焼成時間 ：３時間（焼成温度での保持時間）
・焼成雰囲気：アルゴン雰囲気

（サンプルＮｏ．２〜３０）
粉末冶金用金属粉末の組成等を表１に示すように変更した以外は、それぞれサンプルＮｏ．１の焼結体の製造方法と同様にして焼結体を得た。なお、サンプルＮｏ．３０の焼結体については、焼成後、下記の条件でＨＩＰ処理を施した。また、サンプルＮｏ．１８〜２０の焼結体は、それぞれガスアトマイズ法により製造された金属粉末を用いて得られたものである。なお、表１には、備考欄に「ガス」と表記している。

＜ＨＩＰ処理条件＞
・加熱温度 ：１１００℃
・加熱時間 ：２時間
・加圧力 ：１００ＭＰａ

なお、表１では、各サンプルＮｏ．の焼結体のうち、本発明に相当するものを「実施例」とし、本発明に相当しないものを「比較例」としている。

（サンプルＮｏ．３１〜４６）
粉末冶金用金属粉末の組成等を表２に示すように変更した以外は、それぞれサンプルＮｏ．１の焼結体の製造方法と同様にして焼結体を得た。なお、サンプルＮｏ．４６の焼結体については、焼成後、下記の条件でＨＩＰ処理を施した。また、サンプルＮｏ．３９〜４１の焼結体は、それぞれガスアトマイズ法により製造された金属粉末を用いて得られたものである。なお、表２には、備考欄に「ガス」と表記している。

＜ＨＩＰ処理条件＞
・加熱温度 ：１１００℃
・加熱時間 ：２時間
・加圧力 ：１００ＭＰａ

なお、表２では、各サンプルＮｏ．の焼結体のうち、本発明に相当するものを「実施例」とし、本発明に相当しないものを「比較例」としている。

（サンプルＮｏ．４７〜６４）
粉末冶金用金属粉末の組成等を表３に示すように変更した以外は、それぞれサンプルＮｏ．１の焼結体の製造方法と同様にして焼結体を得た。なお、サンプルＮｏ．６４の焼結体については、焼成後、下記の条件でＨＩＰ処理を施した。また、サンプルＮｏ．５７〜５９の焼結体は、それぞれガスアトマイズ法により製造された金属粉末を用いて得られたものである。なお、表３には、備考欄に「ガス」と表記している。

＜ＨＩＰ処理条件＞
・加熱温度 ：１１００℃
・加熱時間 ：２時間
・加圧力 ：１００ＭＰａ

なお、表３では、各サンプルＮｏ．の焼結体のうち、本発明に相当するものを「実施例」とし、本発明に相当しないものを「比較例」としている。

（サンプルＮｏ．６５）
［１］まず、表４に示す組成の金属粉末を、サンプルＮｏ．１の場合と同様、水アトマイズ法により製造した。

［２］次に、スプレードライ法により、金属粉末を造粒した。このとき使用したバインダーはポリビニルアルコールであり、金属粉末１００質量部に対して１質量部になる量を使用した。また、ポリビニルアルコール１質量部に対して５０質量部の溶媒（イオン交換水）を使用した。これにより、平均粒径５０μｍの造粒粉末を得た。

［３］次に、この造粒粉末を、以下に示す成形条件で圧粉成形した。なお、この成形には、プレス成形機を使用した。また、作製する成形体の形状は、２０ｍｍ角の立方体形状とした。

＜成形条件＞
・材料温度：９０℃
・成形圧力：６００ＭＰａ（６ｔ／ｃｍ^２）

［４］次に、得られた成形体に対して、以下に示す脱脂条件で熱処理（脱脂処理）を施し、脱脂体を得た。

＜脱脂条件＞
・脱脂温度 ：４５０℃
・脱脂時間 ：２時間（脱脂温度での保持時間）
・脱脂雰囲気：窒素雰囲気

［５］次に、得られた脱脂体を、以下に示す焼成条件で焼成した。これにより、焼結体を得た。

＜焼成条件＞
・焼成温度 ：１１５０℃
・焼成時間 ：３時間（焼成温度での保持時間）
・焼成雰囲気：アルゴン雰囲気

（サンプルＮｏ．６６〜８５）
粉末冶金用金属粉末の組成等を表４に示すように変更した以外は、それぞれサンプルＮｏ．６５の場合と同様にして焼結体を得た。なお、サンプルＮｏ．８５の焼結体については、焼成後、下記の条件でＨＩＰ処理を施した。

＜ＨＩＰ処理条件＞
・加熱温度 ：１１００℃
・加熱時間 ：２時間
・加圧力 ：１００ＭＰａ

なお、表４においては、各サンプルＮｏ．の粉末冶金用金属粉末および焼結体のうち、本発明に相当するものを「実施例」とし、本発明に相当しないものを「比較例」としている。

２．金属粉末（Ｚｒ−Ｎｂ系）の評価
２．１ 結晶性の評価
表１〜４に示す各サンプルＮｏ．の粉末冶金用金属粉末の粒子２０個の断面について、透過型電子顕微鏡により第１領域Ｐ１の結晶性を評価した。

その結果、ほとんどの実施例に対応する粉末冶金用金属粉末では、いずれも粒子の個数の半分超について第１領域Ｐ１が単結晶で構成されていた。また、実施例に対応する粉末冶金用金属粉末の各粒子において、第１領域Ｐ１は５０体積％以上を占めていた。

一方、いくつかの比較例に対応する粉末冶金用金属粉末では、粒子の個数の半分超について第１領域Ｐ１が多結晶で構成されていた。
以上の評価結果を表５〜８に示す。

２．２ 第２領域Ｐ２および第３領域Ｐ３の評価
各サンプルＮｏ．の粉末冶金用金属粉末の粒子の断面について、透過型電子顕微鏡により第２領域Ｐ２および第３領域Ｐ３を観察した。そして、第２領域Ｐ２および第３領域Ｐ３について、各個数および粒子の粒径に対する各領域の粒径の比率を求め、表５〜８に示す。なお、第２領域Ｐ２および第３領域Ｐ３の個数や粒径ならびに粒子の粒径については、エネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＳ）のマッピング分析に基づいて特定した。また、粒径の比率については平均値を表５〜８に記載している。

３．焼結体（Ｚｒ−Ｎｂ系）の評価
３．１ 第２領域Ｓ２および第３領域Ｓ３の評価
各サンプルＮｏ．の焼結体について、透過型電子顕微鏡により第２領域Ｓ２および第３領域Ｓ３を観察した。そして、第２領域Ｓ２および第３領域Ｓ３が存在していた場合は〇を、認められなかった場合は×を、表５〜８に記載した。なお、第２領域Ｓ２および第３領域Ｓ３の有無については、エネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＳ）のマッピング分析に基づいて判定した。

３．２ 相対密度の評価
各サンプルＮｏ．の焼結体について、ＪＩＳ Ｚ ２５０１（２０００）に規定された焼結金属材料の密度を測定する方法に準じて、焼結密度を測定するとともに、各焼結体を製造するのに用いた粉末冶金用金属粉末の真密度を参照して、各焼結体の相対密度を算出した。
算出結果を表５〜８に示す。

３．３ ビッカース硬度の評価
各サンプルＮｏ．の焼結体について、ＪＩＳ Ｚ ２２４４（２００９）に規定されたビッカース硬さ試験の試験方法に準じて、ビッカース硬度を測定した。
測定結果を表５〜８に示す。

３．４ 引張強さの評価
各サンプルＮｏ．の焼結体について、ＪＩＳ Ｚ ２２４１（２０１１）に規定された金属材料引張試験方法に準じて、引張強さを測定した。
そして、測定した引張強さについて、以下の評価基準にしたがって評価した。

＜引張強さの評価基準（表５、８）＞
Ａ：焼結体の引張強さが５２０ＭＰａ以上である
Ｂ：焼結体の引張強さが５１０ＭＰａ以上５２０ＭＰａ未満である
Ｃ：焼結体の引張強さが５００ＭＰａ以上５１０ＭＰａ未満である
Ｄ：焼結体の引張強さが４９０ＭＰａ以上５００ＭＰａ未満である
Ｅ：焼結体の引張強さが４８０ＭＰａ以上４９０ＭＰａ未満である
Ｆ：焼結体の引張強さが４８０ＭＰａ未満である

＜引張強さの評価基準（表６、７）＞
Ａ：焼結体の引張強さが５６０ＭＰａ以上である
Ｂ：焼結体の引張強さが５５０ＭＰａ以上５６０ＭＰａ未満である
Ｃ：焼結体の引張強さが５４０ＭＰａ以上５５０ＭＰａ未満である
Ｄ：焼結体の引張強さが５３０ＭＰａ以上５４０ＭＰａ未満である
Ｅ：焼結体の引張強さが５２０ＭＰａ以上５３０ＭＰａ未満である
Ｆ：焼結体の引張強さが５２０ＭＰａ未満である

３．５ ０．２％耐力の評価
各サンプルＮｏ．の焼結体について、ＪＩＳ Ｚ ２２４１（２０１１）に規定された金属材料引張試験方法に準じて、０．２％耐力を測定した。
そして、測定した０．２％耐力について、以下の評価基準にしたがって評価した。

＜０．２％耐力の評価基準（表５、８）＞
Ａ：焼結体の０．２％耐力が１９５ＭＰａ以上である
Ｂ：焼結体の０．２％耐力が１９０ＭＰａ以上１９５ＭＰａ未満である
Ｃ：焼結体の０．２％耐力が１８５ＭＰａ以上１９０ＭＰａ未満である
Ｄ：焼結体の０．２％耐力が１８０ＭＰａ以上１８５ＭＰａ未満である
Ｅ：焼結体の０．２％耐力が１７５ＭＰａ以上１８０ＭＰａ未満である
Ｆ：焼結体の０．２％耐力が１７５ＭＰａ未満である

＜０．２％耐力の評価基準（表６、７）＞
Ａ：焼結体の０．２％耐力が２２５ＭＰａ以上である
Ｂ：焼結体の０．２％耐力が２２０ＭＰａ以上２２５ＭＰａ未満である
Ｃ：焼結体の０．２％耐力が２１５ＭＰａ以上２２０ＭＰａ未満である
Ｄ：焼結体の０．２％耐力が２１０ＭＰａ以上２１５ＭＰａ未満である
Ｅ：焼結体の０．２％耐力が２０５ＭＰａ以上２１０ＭＰａ未満である
Ｆ：焼結体の０．２％耐力が２０５ＭＰａ未満である

３．６ 伸びの評価
各サンプルＮｏ．の焼結体について、ＪＩＳ Ｚ ２２４１（２０１１）に規定された金属材料引張試験方法に準じて、伸びを測定した。
そして、測定した伸びについて、以下の評価基準にしたがって評価した。

＜伸びの評価基準（表５〜８）＞
Ａ：焼結体の伸びが４８％以上である
Ｂ：焼結体の伸びが４６％以上４８％未満である
Ｃ：焼結体の伸びが４４％以上４６％未満である
Ｄ：焼結体の伸びが４２％以上４４％未満である
Ｅ：焼結体の伸びが４０％以上４２％未満である
Ｆ：焼結体の伸びが４０％未満である
以上の評価結果を表５〜８に示す。

表５〜８から明らかなように、実施例に相当する焼結体は、比較例に相当する焼結体（ＨＩＰ処理を施した焼結体を除く。）に比べて、相対密度が高いことが認められた。また、引張強さ、０．２％耐力および伸びといった特性についても、有意差があることが認められた。

一方、実施例に相当する焼結体と、ＨＩＰ処理を施した焼結体との間で、各物性値を比較したところ、いずれも同程度であることが認められた。

これらのことから、本発明によれば、ＨＩＰ処理のような高密度化を図る追加処理を施さなくても、焼結体に対し、ＨＩＰ処理を施したのと同等の高密度と優れた機械的特性とを付与し得ることが明らかとなった。

なお、高密度でかつ機械的特性に優れた焼結体については、その製造に使用した金属粉末の粒子中に、単結晶で構成された第１領域Ｐ１と、Ｚｒ（第１元素）、ＳｉおよびＯを相対的に高濃度で含む第２領域Ｐ２と、Ｎｂ（第２元素）、ＳｉおよびＯを相対的に高濃度で含む第３領域Ｐ３と、を含んでいることが認められた。また、このような領域は、金属粉末から任意に抽出した２０個のうち、１０個以上の粒子において含まれていることがわかった。

また、このような粉末を用いて得られた焼結体についても、Ｆｅを主成分とする第１領域Ｓ１と、Ｚｒ、ＳｉおよびＯを相対的に高濃度で含む第２領域Ｓ２と、Ｎｂ、ＳｉおよびＯを相対的に高濃度で含む第３領域Ｓ３と、を含んでいることが認められた。なお、これらの第２領域Ｓ２および第３領域Ｓ３は、粒径をなしており、その粒径は１０〜１０００ｎｍであった。

４．焼結体（Ｈｆ−Ｎｂ系）の製造
（サンプルＮｏ．８６〜１１３）
粉末冶金用金属粉末の組成等を表９〜１１に示すように変更した以外は、それぞれサンプルＮｏ．１の焼結体の製造方法と同様にして焼結体を得た。

なお、表９〜１１では、各サンプルＮｏ．の焼結体のうち、本発明に相当するものを「実施例」とし、本発明に相当しないものを「比較例」としている。

また、各焼結体には、微量の不純物が含まれていたが、表９〜１１への記載は省略した。

５．金属粉末（Ｈｆ−Ｎｂ系）の評価
５．１ 結晶性の評価
表９〜１１に示す各サンプルＮｏ．の粉末冶金用金属粉末の粒子２０個の断面について、透過型電子顕微鏡により第１領域Ｐ１の結晶性を評価した。

その結果、ほとんどの実施例に対応する粉末冶金用金属粉末では、いずれも粒子の個数の半分超について第１領域Ｐ１が単結晶で構成されていた。また、実施例に対応する粉末冶金用金属粉末の各粒子において、第１領域Ｐ１は５０体積％以上を占めていた。

一方、いくつかの比較例に対応する粉末冶金用金属粉末では、粒子の個数の半分超について第１領域Ｐ１が多結晶で構成されていた。
以上の評価結果を表１２〜１４に示す。

５．２ 第２領域Ｐ２および第３領域Ｐ３の評価
表９〜１１に示す各サンプルＮｏ．の粉末冶金用金属粉末の粒子の断面について、透過型電子顕微鏡により第２領域Ｐ２および第３領域Ｐ３を観察した。そして、第２領域Ｐ２および第３領域Ｐ３について、各個数および粒子の粒径に対する各領域の粒径の比率を求め、表１２〜１４に示す。なお、第２領域Ｐ２および第３領域Ｐ３の個数や粒径ならびに粒子の粒径については、エネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＳ）のマッピング分析に基づいて特定した。また、粒径の比率については平均値を表１２〜１４に記載している。

６．焼結体（Ｈｆ−Ｎｂ系）の評価
６．１ 相対密度の評価
表９〜１１に示す各サンプルＮｏ．の焼結体について、ＪＩＳ Ｚ ２５０１（２０００）に規定された焼結金属材料の密度を測定する方法に準じて、焼結密度を測定するとともに、各焼結体を製造するのに用いた粉末冶金用金属粉末の真密度を参照して、各焼結体の相対密度を算出した。
算出結果を表１２〜１４に示す。

６．２ ビッカース硬度の評価
表９〜１１に示す各サンプルＮｏ．の焼結体について、ＪＩＳ Ｚ ２２４４（２００９）に規定されたビッカース硬さ試験の試験方法に準じて、ビッカース硬度を測定した。
測定結果を表１２〜１４に示す。

６．３ 引張強さ、０．２％耐力および伸びの評価
表９〜１１に示す各サンプルＮｏ．の焼結体について、ＪＩＳ Ｚ ２２４１（２０１１）に規定された金属材料引張試験方法に準じて、引張強さ、０．２％耐力および伸びを測定した。

そして、表９に記載した各サンプルＮｏ．の焼結体の物性値については、前述した表５、８に適用される評価基準にしたがって評価し、表１０、１１に記載した各サンプルＮｏ．の焼結体の物性値については、前述した表６、７に適用される評価基準にしたがって評価した。
以上の評価結果を表１２〜１４に示す。

表１２〜１４から明らかなように、実施例に相当する焼結体は、比較例に相当する焼結体に比べて、相対密度が高いことが認められた。また、引張強さ、０．２％耐力および伸びといった特性についても、有意差があることが認められた。

７．焼結体（Ｔｉ−Ｎｂ系）の製造
（サンプルＮｏ．１１４〜１２３）
粉末冶金用金属粉末の組成等を表１５に示すように変更した以外は、それぞれサンプルＮｏ．１の焼結体の製造方法と同様にして焼結体を得た。

（サンプルＮｏ．１２４）
平均粒径４．６２μｍの金属粉末と、平均粒径４０μｍのＴｉ粉末と、平均粒径２５μｍのＮｂ粉末と、を混合し、混合粉を調製した。なお、混合粉の調製にあたっては、混合粉の組成が表１５に示す組成になるように、金属粉末、Ｔｉ粉末およびＮｂ粉末の各混合量を調整した。

次いで、この混合粉を用い、サンプルＮｏ．１の焼結体の製造方法と同様にして焼結体を得た。

なお、表１５では、各サンプルＮｏ．の焼結体のうち、本発明に相当するものを「実施例」とし、本発明に相当しないものを「比較例」としている。
また、各焼結体には、微量の不純物が含まれていたが、表１５への記載は省略した。

８．金属粉末（Ｔｉ−Ｎｂ系）の評価
８．１ 結晶性の評価
表１５に示す各サンプルＮｏ．の粉末冶金用金属粉末の粒子２０個の断面について、透過型電子顕微鏡により第１領域Ｐ１の結晶性を評価した。

その結果、ほとんどの実施例に対応する粉末冶金用金属粉末では、いずれも粒子の個数の半分超について第１領域Ｐ１が単結晶で構成されていた。また、実施例に対応する粉末冶金用金属粉末の各粒子において、第１領域Ｐ１は５０体積％以上を占めていた。

一方、いくつかの比較例に対応する粉末冶金用金属粉末では、粒子の個数の半分超について第１領域Ｐ１が多結晶で構成されていた。
以上の評価結果を表１６に示す。

８．２ 第２領域Ｐ２および第３領域Ｐ３の評価
表１５に示す各サンプルＮｏ．の粉末冶金用金属粉末の粒子の断面について、透過型電子顕微鏡により第２領域Ｐ２および第３領域Ｐ３を観察した。そして、第２領域Ｐ２および第３領域Ｐ３について、各個数および粒子の粒径に対する各領域の粒径の比率を求め、表１６に示す。なお、第２領域Ｐ２および第３領域Ｐ３の個数や粒径ならびに粒子の粒径については、エネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＳ）のマッピング分析に基づいて特定した。また、粒径の比率については平均値を表１６に記載している。

９．焼結体（Ｔｉ−Ｎｂ系）の評価
９．１ 相対密度の評価
表１５に示す各サンプルＮｏ．の焼結体について、ＪＩＳ Ｚ ２５０１（２０００）に規定された焼結金属材料の密度を測定する方法に準じて、焼結密度を測定するとともに、各焼結体を製造するのに用いた粉末冶金用金属粉末の真密度を参照して、各焼結体の相対密度を算出した。
算出結果を表１６に示す。

９．２ ビッカース硬度の評価
表１５に示す各サンプルＮｏ．の焼結体について、ＪＩＳ Ｚ ２２４４（２００９）に規定されたビッカース硬さ試験の試験方法に準じて、ビッカース硬度を測定した。
測定結果を表１６に示す。

９．３ 引張強さ、０．２％耐力および伸びの評価
表１５に示す各サンプルＮｏ．の焼結体について、ＪＩＳ Ｚ ２２４１（２０１１）に規定された金属材料引張試験方法に準じて、引張強さ、０．２％耐力および伸びを測定した。

そして、測定したこれらの物性値について、前述した表５、８に適用される評価基準にしたがって評価した。
以上の評価結果を表１６に示す。

表１６から明らかなように、実施例に相当する焼結体は、比較例に相当する焼結体に比べて、相対密度が高いことが認められた。また、引張強さ、０．２％耐力および伸びといった特性についても、有意差があることが認められた。

１０．焼結体（Ｎｂ−Ｔａ系）の製造
（サンプルＮｏ．１２５〜１３４）
粉末冶金用金属粉末の組成等を表１７に示すように変更した以外は、それぞれサンプルＮｏ．１の焼結体の製造方法と同様にして焼結体を得た。

なお、表１７では、各サンプルＮｏ．の焼結体のうち、本発明に相当するものを「実施例」とし、本発明に相当しないものを「比較例」としている。
また、各焼結体には、微量の不純物が含まれていたが、表１７への記載は省略した。

１１．金属粉末（Ｎｂ−Ｔａ系）の評価
１１．１ 結晶性の評価
表１７に示す各サンプルＮｏ．の粉末冶金用金属粉末の粒子２０個の断面について、透過型電子顕微鏡により第１領域Ｐ１の結晶性を評価した。

その結果、ほとんどの実施例に対応する粉末冶金用金属粉末では、いずれも粒子の個数の半分超について第１領域Ｐ１が単結晶で構成されていた。また、実施例に対応する粉末冶金用金属粉末の各粒子において、第１領域Ｐ１は５０体積％以上を占めていた。

一方、いくつかの比較例に対応する粉末冶金用金属粉末では、粒子の個数の半分超について第１領域Ｐ１が多結晶で構成されていた。
以上の評価結果を表１８に示す。

１１．２ 第２領域Ｐ２および第３領域Ｐ３の評価
表１７に示す各サンプルＮｏ．の粉末冶金用金属粉末の粒子の断面について、透過型電子顕微鏡により第２領域Ｐ２および第３領域Ｐ３を観察した。そして、第２領域Ｐ２および第３領域Ｐ３について、各個数および粒子の粒径に対する各領域の粒径の比率を求め、表１８に示す。なお、第２領域Ｐ２および第３領域Ｐ３の個数や粒径ならびに粒子の粒径については、エネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＳ）のマッピング分析に基づいて特定した。また、粒径の比率については平均値を表１８に記載している。

１２．焼結体（Ｎｂ−Ｔａ系）の評価
１２．１ 相対密度の評価
表１７に示す各サンプルＮｏ．の焼結体について、ＪＩＳ Ｚ ２５０１（２０００）に規定された焼結金属材料の密度を測定する方法に準じて、焼結密度を測定するとともに、各焼結体を製造するのに用いた粉末冶金用金属粉末の真密度を参照して、各焼結体の相対密度を算出した。
算出結果を表１８に示す。

１２．２ ビッカース硬度の評価
表１７に示す各サンプルＮｏ．の焼結体について、ＪＩＳ Ｚ ２２４４（２００９）に規定されたビッカース硬さ試験の試験方法に準じて、ビッカース硬度を測定した。
測定結果を表１８に示す。

１２．３ 引張強さ、０．２％耐力および伸びの評価
表１７に示す各サンプルＮｏ．の焼結体について、ＪＩＳ Ｚ ２２４１（２０１１）に規定された金属材料引張試験方法に準じて、引張強さ、０．２％耐力および伸びを測定した。

そして、測定したこれらの物性値について、前述した表５、８に適用される評価基準にしたがって評価した。
以上の評価結果を表１８に示す。

表１８から明らかなように、実施例に相当する焼結体は、比較例に相当する焼結体に比べて、相対密度が高いことが認められた。また、引張強さ、０．２％耐力および伸びといった特性についても、有意差があることが認められた。

１３．焼結体（Ｙ−Ｎｂ系）の製造
（サンプルＮｏ．１３５〜１４５）
粉末冶金用金属粉末の組成等を表１９に示すように変更した以外は、それぞれサンプルＮｏ．１の焼結体の製造方法と同様にして焼結体を得た。

なお、表１９では、各サンプルＮｏ．の焼結体のうち、本発明に相当するものを「実施例」とし、本発明に相当しないものを「比較例」としている。
また、各焼結体には、微量の不純物が含まれていたが、表１９への記載は省略した。

１４．金属粉末（Ｙ−Ｎｂ系）の評価
１４．１ 結晶性の評価
表１９に示す各サンプルＮｏ．の粉末冶金用金属粉末の粒子２０個の断面について、透過型電子顕微鏡により第１領域Ｐ１の結晶性を評価した。

その結果、ほとんどの実施例に対応する粉末冶金用金属粉末では、いずれも粒子の個数の半分超について第１領域Ｐ１が単結晶で構成されていた。また、実施例に対応する粉末冶金用金属粉末の各粒子において、第１領域Ｐ１は５０体積％以上を占めていた。

一方、いくつかの比較例に対応する粉末冶金用金属粉末では、粒子の個数の半分超について第１領域Ｐ１が多結晶で構成されていた。
以上の評価結果を表２０に示す。

１４．２ 第２領域Ｐ２および第３領域Ｐ３の評価
表１９に示す各サンプルＮｏ．の粉末冶金用金属粉末の粒子の断面について、透過型電子顕微鏡により第２領域Ｐ２および第３領域Ｐ３を観察した。そして、第２領域Ｐ２および第３領域Ｐ３について、各個数および粒子の粒径に対する各領域の粒径の比率を求め、表２０に示す。なお、第２領域Ｐ２および第３領域Ｐ３の個数や粒径ならびに粒子の粒径については、エネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＳ）のマッピング分析に基づいて特定した。また、粒径の比率については平均値を表２０に記載している。

１５．焼結体（Ｙ−Ｎｂ系）の評価
１５．１ 相対密度の評価
表１９に示す各サンプルＮｏ．の焼結体について、ＪＩＳ Ｚ ２５０１（２０００）に規定された焼結金属材料の密度を測定する方法に準じて、焼結密度を測定するとともに、各焼結体を製造するのに用いた粉末冶金用金属粉末の真密度を参照して、各焼結体の相対密度を算出した。
算出結果を表２０に示す。

１５．２ ビッカース硬度の評価
表１９に示す各サンプルＮｏ．の焼結体について、ＪＩＳ Ｚ ２２４４（２００９）に規定されたビッカース硬さ試験の試験方法に準じて、ビッカース硬度を測定した。
測定結果を表２０に示す。

１５．３ 引張強さ、０．２％耐力および伸びの評価
表１９に示す各サンプルＮｏ．の焼結体について、ＪＩＳ Ｚ ２２４１（２０１１）に規定された金属材料引張試験方法に準じて、引張強さ、０．２％耐力および伸びを測定した。

そして、測定したこれらの物性値について、前述した表５、８に適用される評価基準にしたがって評価した。
以上の評価結果を表２０に示す。

表２０から明らかなように、実施例に相当する焼結体は、比較例に相当する焼結体に比べて、相対密度が高いことが認められた。また、引張強さ、０．２％耐力および伸びといった特性についても、有意差があることが認められた。

１６．焼結体（Ｖ−Ｎｂ系）の製造
（サンプルＮｏ．１４６〜１５５）
粉末冶金用金属粉末の組成等を表２１に示すように変更した以外は、それぞれサンプルＮｏ．１の焼結体の製造方法と同様にして焼結体を得た。

なお、表２１では、各サンプルＮｏ．の焼結体のうち、本発明に相当するものを「実施例」とし、本発明に相当しないものを「比較例」としている。
また、各焼結体には、微量の不純物が含まれていたが、表２１への記載は省略した。

１７．金属粉末（Ｖ−Ｎｂ系）の評価
１７．１ 結晶性の評価
表２１に示す各サンプルＮｏ．の粉末冶金用金属粉末の粒子２０個の断面について、透過型電子顕微鏡により第１領域Ｐ１の結晶性を評価した。

その結果、ほとんどの実施例に対応する粉末冶金用金属粉末では、いずれも粒子の個数の半分超について第１領域Ｐ１が単結晶で構成されていた。また、実施例に対応する粉末冶金用金属粉末の各粒子において、第１領域Ｐ１は５０体積％以上を占めていた。

一方、いくつかの比較例に対応する粉末冶金用金属粉末では、粒子の個数の半分超について第１領域Ｐ１が多結晶で構成されていた。
以上の評価結果を表２２に示す。

１７．２ 第２領域Ｐ２および第３領域Ｐ３の評価
表２１に示す各サンプルＮｏ．の粉末冶金用金属粉末の粒子の断面について、透過型電子顕微鏡により第２領域Ｐ２および第３領域Ｐ３を観察した。そして、第２領域Ｐ２および第３領域Ｐ３について、各個数および粒子の粒径に対する各領域の粒径の比率を求め、表２２に示す。なお、第２領域Ｐ２および第３領域Ｐ３の個数や粒径ならびに粒子の粒径については、エネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＳ）のマッピング分析に基づいて特定した。また、粒径の比率については平均値を表２２に記載している。

１８．焼結体（Ｖ−Ｎｂ系）の評価
１８．１ 相対密度の評価
表２１に示す各サンプルＮｏ．の焼結体について、ＪＩＳ Ｚ ２５０１（２０００）に規定された焼結金属材料の密度を測定する方法に準じて、焼結密度を測定するとともに、各焼結体を製造するのに用いた粉末冶金用金属粉末の真密度を参照して、各焼結体の相対密度を算出した。
算出結果を表２２に示す。

１８．２ ビッカース硬度の評価
表２１に示す各サンプルＮｏ．の焼結体について、ＪＩＳ Ｚ ２２４４（２００９）に規定されたビッカース硬さ試験の試験方法に準じて、ビッカース硬度を測定した。
測定結果を表２２に示す。

１８．３ 引張強さ、０．２％耐力および伸びの評価
表２１に示す各サンプルＮｏ．の焼結体について、ＪＩＳ Ｚ ２２４１（２０１１）に規定された金属材料引張試験方法に準じて、引張強さ、０．２％耐力および伸びを測定した。

そして、測定したこれらの物性値について、前述した表５、８に適用される評価基準にしたがって評価した。
以上の評価結果を表２２に示す。

表２２から明らかなように、実施例に相当する焼結体は、比較例に相当する焼結体に比べて、相対密度が高いことが認められた。また、引張強さ、０．２％耐力および伸びといった特性についても、有意差があることが認められた。

１９．焼結体（Ｔｉ−Ｚｒ系）の製造
（サンプルＮｏ．１５６〜１６５）
粉末冶金用金属粉末の組成等を表２３に示すように変更した以外は、それぞれサンプルＮｏ．１の焼結体の製造方法と同様にして焼結体を得た。

なお、表２３では、各サンプルＮｏ．の焼結体のうち、本発明に相当するものを「実施例」とし、本発明に相当しないものを「比較例」としている。
また、各焼結体には、微量の不純物が含まれていたが、表２３への記載は省略した。

２０．金属粉末（Ｔｉ−Ｚｒ系）の評価
２０．１ 結晶性の評価
表２３に示す各サンプルＮｏ．の粉末冶金用金属粉末の粒子２０個の断面について、透過型電子顕微鏡により第１領域Ｐ１の結晶性を評価した。

その結果、ほとんどの実施例に対応する粉末冶金用金属粉末では、いずれも粒子の個数の半分超について第１領域Ｐ１が単結晶で構成されていた。また、実施例に対応する粉末冶金用金属粉末の各粒子において、第１領域Ｐ１は５０体積％以上を占めていた。

一方、いくつかの比較例に対応する粉末冶金用金属粉末では、粒子の個数の半分超について第１領域Ｐ１が多結晶で構成されていた。
以上の評価結果を表２４に示す。

２０．２ 第２領域Ｐ２および第３領域Ｐ３の評価
表２３に示す各サンプルＮｏ．の粉末冶金用金属粉末の粒子の断面について、透過型電子顕微鏡により第２領域Ｐ２および第３領域Ｐ３を観察した。そして、第２領域Ｐ２および第３領域Ｐ３について、各個数および粒子の粒径に対する各領域の粒径の比率を求め、表２４に示す。なお、第２領域Ｐ２および第３領域Ｐ３の個数や粒径ならびに粒子の粒径については、エネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＳ）のマッピング分析に基づいて特定した。また、粒径の比率については平均値を表２４に記載している。

２１．焼結体（Ｔｉ−Ｚｒ系）の評価
２１．１ 相対密度の評価
表２３に示す各サンプルＮｏ．の焼結体について、ＪＩＳ Ｚ ２５０１（２０００）に規定された焼結金属材料の密度を測定する方法に準じて、焼結密度を測定するとともに、各焼結体を製造するのに用いた粉末冶金用金属粉末の真密度を参照して、各焼結体の相対密度を算出した。
算出結果を表２４に示す。

２１．２ ビッカース硬度の評価
表２３に示す各サンプルＮｏ．の焼結体について、ＪＩＳ Ｚ ２２４４（２００９）に規定されたビッカース硬さ試験の試験方法に準じて、ビッカース硬度を測定した。
測定結果を表２４に示す。

２１．３ 引張強さ、０．２％耐力および伸びの評価
表２３に示す各サンプルＮｏ．の焼結体について、ＪＩＳ Ｚ ２２４１（２０１１）に規定された金属材料引張試験方法に準じて、引張強さ、０．２％耐力および伸びを測定した。

そして、測定したこれらの物性値について、前述した表５、８に適用される評価基準にしたがって評価した。
以上の評価結果を表２４に示す。

表２４から明らかなように、実施例に相当する焼結体は、比較例に相当する焼結体に比べて、相対密度が高いことが認められた。また、引張強さ、０．２％耐力および伸びといった特性についても、有意差があることが認められた。

２２．焼結体（Ｚｒ−Ｔａ系）の製造
（サンプルＮｏ．１６６〜１７５）
粉末冶金用金属粉末の組成等を表２５に示すように変更した以外は、それぞれサンプルＮｏ．１の焼結体の製造方法と同様にして焼結体を得た。

なお、表２５では、各サンプルＮｏ．の焼結体のうち、本発明に相当するものを「実施例」とし、本発明に相当しないものを「比較例」としている。
また、各焼結体には、微量の不純物が含まれていたが、表２５への記載は省略した。

２３．金属粉末（Ｚｒ−Ｔａ系）の評価
２３．１ 結晶性の評価
表２５に示す各サンプルＮｏ．の粉末冶金用金属粉末の粒子２０個の断面について、透過型電子顕微鏡により第１領域Ｐ１の結晶性を評価した。

その結果、ほとんどの実施例に対応する粉末冶金用金属粉末では、いずれも粒子の個数の半分超について第１領域Ｐ１が単結晶で構成されていた。また、実施例に対応する粉末冶金用金属粉末の各粒子において、第１領域Ｐ１は５０体積％以上を占めていた。

一方、いくつかの比較例に対応する粉末冶金用金属粉末では、粒子の個数の半分超について第１領域Ｐ１が多結晶で構成されていた。
以上の評価結果を表２６に示す。

２３．２ 第２領域Ｐ２および第３領域Ｐ３の評価
表２５に示す各サンプルＮｏ．の粉末冶金用金属粉末の粒子の断面について、透過型電子顕微鏡により第２領域Ｐ２および第３領域Ｐ３を観察した。そして、第２領域Ｐ２および第３領域Ｐ３について、各個数および粒子の粒径に対する各領域の粒径の比率を求め、表２６に示す。なお、第２領域Ｐ２および第３領域Ｐ３の個数や粒径ならびに粒子の粒径については、エネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＳ）のマッピング分析に基づいて特定した。また、粒径の比率については平均値を表２６に記載している。

２４．焼結体（Ｚｒ−Ｔａ系）の評価
２４．１ 相対密度の評価
表２５に示す各サンプルＮｏ．の焼結体について、ＪＩＳ Ｚ ２５０１（２０００）に規定された焼結金属材料の密度を測定する方法に準じて、焼結密度を測定するとともに、各焼結体を製造するのに用いた粉末冶金用金属粉末の真密度を参照して、各焼結体の相対密度を算出した。
算出結果を表２６に示す。

２４．２ ビッカース硬度の評価
表２５に示す各サンプルＮｏ．の焼結体について、ＪＩＳ Ｚ ２２４４（２００９）に規定されたビッカース硬さ試験の試験方法に準じて、ビッカース硬度を測定した。
測定結果を表２６に示す。

２４．３ 引張強さ、０．２％耐力および伸びの評価
表２５に示す各サンプルＮｏ．の焼結体について、ＪＩＳ Ｚ ２２４１（２０１１）に規定された金属材料引張試験方法に準じて、引張強さ、０．２％耐力および伸びを測定した。

そして、測定したこれらの物性値について、前述した表５、８に適用される評価基準にしたがって評価した。
以上の評価結果を表２６に示す。

表２６から明らかなように、実施例に相当する焼結体は、比較例に相当する焼結体に比べて、相対密度が高いことが認められた。また、引張強さ、０．２％耐力および伸びといった特性についても、有意差があることが認められた。

２５．焼結体（Ｚｒ−Ｖ系）の製造
（サンプルＮｏ．１７６〜１８５）
粉末冶金用金属粉末の組成等を表２７に示すように変更した以外は、それぞれサンプルＮｏ．１の焼結体の製造方法と同様にして焼結体を得た。

なお、表２７では、各サンプルＮｏ．の焼結体のうち、本発明に相当するものを「実施例」とし、本発明に相当しないものを「比較例」としている。
また、各焼結体には、微量の不純物が含まれていたが、表２７への記載は省略した。

２６．金属粉末（Ｚｒ−Ｖ系）の評価
２６．１ 結晶性の評価
表２７に示す各サンプルＮｏ．の粉末冶金用金属粉末の粒子２０個の断面について、透過型電子顕微鏡により第１領域Ｐ１の結晶性を評価した。

その結果、ほとんどの実施例に対応する粉末冶金用金属粉末では、いずれも粒子の個数の半分超について第１領域Ｐ１が単結晶で構成されていた。また、実施例に対応する粉末冶金用金属粉末の各粒子において、第１領域Ｐ１は５０体積％以上を占めていた。

一方、いくつかの比較例に対応する粉末冶金用金属粉末では、粒子の個数の半分超について第１領域Ｐ１が多結晶で構成されていた。
以上の評価結果を表２８に示す。

２６．２ 第２領域Ｐ２および第３領域Ｐ３の評価
表２７に示す各サンプルＮｏ．の粉末冶金用金属粉末の粒子の断面について、透過型電子顕微鏡により第２領域Ｐ２および第３領域Ｐ３を観察した。そして、第２領域Ｐ２および第３領域Ｐ３について、各個数および粒子の粒径に対する各領域の粒径の比率を求め、表２８に示す。なお、第２領域Ｐ２および第３領域Ｐ３の個数や粒径ならびに粒子の粒径については、エネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＳ）のマッピング分析に基づいて特定した。また、粒径の比率については平均値を表２８に記載している。

２７．焼結体（Ｚｒ−Ｖ系）の評価
２７．１ 相対密度の評価
表２７に示す各サンプルＮｏ．の焼結体について、ＪＩＳ Ｚ ２５０１（２０００）に規定された焼結金属材料の密度を測定する方法に準じて、焼結密度を測定するとともに、各焼結体を製造するのに用いた粉末冶金用金属粉末の真密度を参照して、各焼結体の相対密度を算出した。
算出結果を表２８に示す。

２７．２ ビッカース硬度の評価
表２７に示す各サンプルＮｏ．の焼結体について、ＪＩＳ Ｚ ２２４４（２００９）に規定されたビッカース硬さ試験の試験方法に準じて、ビッカース硬度を測定した。
測定結果を表２８に示す。

２７．３ 引張強さ、０．２％耐力および伸びの評価
表２７に示す各サンプルＮｏ．の焼結体について、ＪＩＳ Ｚ ２２４１（２０１１）に規定された金属材料引張試験方法に準じて、引張強さ、０．２％耐力および伸びを測定した。

そして、測定したこれらの物性値について、前述した表５、８に適用される評価基準にしたがって評価した。
以上の評価結果を表２８に示す。

表２８から明らかなように、実施例に相当する焼結体は、比較例に相当する焼結体に比べて、相対密度が高いことが認められた。また、引張強さ、０．２％耐力および伸びといった特性についても、有意差があることが認められた。

１ 粒子
１０ 焼結体
Ｐ１ 第１領域Ｐ１
Ｐ２ 第２領域Ｐ２
Ｐ３ 第３領域Ｐ３
Ｓ１ 第１領域Ｓ１
Ｓ２ 第２領域Ｓ２
Ｓ３ 第３領域Ｓ３

Claims (13)

1. Ｔｉ、Ｖ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、ＨｆおよびＴａからなる群から選択される１種の元素を第１元素とし、前記群から選択される１種の元素であって元素周期表における族が前記第１元素より大きい元素または元素周期表における族が前記第１元素と同じでかつ元素周期表における周期が前記第１元素より大きい元素を第２元素としたとき、
   Ｆｅを主成分とする第１領域Ｐ１と、
   前記第１元素の含有率が、前記第１領域Ｐ１における前記第１元素の含有率より高くなっており、かつ、Ｓｉの含有率が、前記第１領域Ｐ１におけるＳｉの含有率より高くなっており、かつ、Ｆｅの含有率が、前記第１領域Ｐ１におけるＦｅの含有率より低くなっている第２領域Ｐ２と、
   前記第２元素の含有率が、前記第１領域Ｐ１における前記第２元素の含有率より高くなっており、かつ、Ｓｉの含有率が、前記第１領域Ｐ１におけるＳｉの含有率より高くなっており、かつ、Ｆｅの含有率が、前記第１領域Ｐ１におけるＦｅの含有率より低くなっている第３領域Ｐ３と、
   を有する粒子を含み、
   前記粒子において前記第１領域Ｐ１が５０体積％以上を占めており、かつ、前記第１領域Ｐ１が結晶質であることを特徴とする粉末冶金用金属粉末。
2. 前記第２領域Ｐ２および前記第３領域Ｐ３は、それぞれＯの含有率が、前記第１領域Ｐ１におけるＯの含有率より高くなっている領域である請求項１に記載の粉末冶金用金属粉末。
3. 前記第２領域Ｐ２および前記第３領域Ｐ３は、前記第１領域Ｐ１中に存在し、かつ、互いに離れている請求項１または２に記載の粉末冶金用金属粉末。
4. 前記粒子の断面において、前記第２領域Ｐ２および前記第３領域Ｐ３は、それぞれ粒状をなしており、
   前記第２領域Ｐ２の粒径および前記第３領域Ｐ３の粒径は、それぞれ前記粒子の粒径の０．０１％以上０．９％以下である請求項１ないし３のいずれか１項に記載の粉末冶金用金属粉末。
5. 前記粒子において、前記第１領域Ｐ１は単結晶で構成されている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の粉末冶金用金属粉末。
6. 当該粉末冶金用金属粉末において、前記粒子が個数比で５０％以上含まれている請求項５に記載の粉末冶金用金属粉末。
7. 前記粒子には、
   Ｆｅが主成分として含まれ、
   Ｃｒが１０質量％以上３０質量％以下の割合で含まれ、
   Ｓｉが０．３質量％以上１．２質量％以下の割合で含まれ、
   Ｃが０．００５質量％以上１．２質量％以下の割合で含まれ、
   前記第１元素が０．０１質量％以上０．５質量％以下の割合で含まれ、
   前記第２元素が０．０１質量％以上０．５質量％以下の割合で含まれている請求項１ないし６のいずれか１項に記載の粉末冶金用金属粉末。
8. 請求項１ないし７のいずれか１項に記載の粉末冶金用金属粉末と、前記粉末冶金用金属粉末の粒子同士を結着するバインダーと、を含むことを特徴とするコンパウンド。
9. 請求項１ないし７のいずれか１項に記載の粉末冶金用金属粉末を造粒してなることを特徴とする造粒粉末。
10. Ｔｉ、Ｖ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、ＨｆおよびＴａからなる群から選択される１種の元素を第１元素とし、前記群から選択される１種の元素であって元素周期表における族が前記第１元素より大きい元素または元素周期表における族が前記第１元素と同じでかつ元素周期表における周期が前記第１元素より大きい元素を第２元素としたとき、
    Ｆｅを主成分とする第１領域Ｓ１と、
    前記第１元素の含有率が、前記第１領域Ｓ１における前記第１元素の含有率より高くなっており、かつ、Ｓｉの含有率が、前記第１領域Ｓ１におけるＳｉの含有率より高くなっており、かつ、Ｆｅの含有率が、前記第１領域Ｓ１におけるＦｅの含有率より低くなっている第２領域Ｓ２と、
    前記第２元素の含有率が、前記第１領域Ｓ１における前記第２元素の含有率より高くなっており、かつ、Ｓｉの含有率が、前記第１領域Ｓ１におけるＳｉの含有率より高くなっており、かつ、Ｆｅの含有率が、前記第１領域Ｓ１におけるＦｅの含有率より低くなっている第３領域Ｓ３と、
    を含むことを特徴とする焼結体。
11. 前記第２領域Ｓ２および前記第３領域Ｓ３は、それぞれＯの含有率が、前記第１領域Ｓ１におけるＯの含有率より高くなっている領域である請求項１０に記載の焼結体。
12. 当該焼結体の断面において、前記第２領域Ｓ２および前記第３領域Ｓ３は、それぞれ粒径が１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の粒状をなしている請求項１０または１１に記載の焼結体。
13. Ｔｉ、Ｖ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、ＨｆおよびＴａからなる群から選択される１種の元素を第１元素とし、前記群から選択される１種の元素であって元素周期表における族が前記第１元素より大きい元素または元素周期表における族が前記第１元素と同じでかつ元素周期表における周期が前記第１元素より大きい元素を第２元素としたとき、
    Ｆｅを主成分とする第１領域Ｐ１と、
    前記第１元素の含有率が、前記第１領域Ｐ１における前記第１元素の含有率より高くなっており、かつ、Ｓｉの含有率が、前記第１領域Ｐ１におけるＳｉの含有率より高くなっており、かつ、Ｆｅの含有率が、前記第１領域Ｐ１におけるＦｅの含有率より低くなっている第２領域Ｐ２と、
    前記第２元素の含有率が、前記第１領域Ｐ１における前記第２元素の含有率より高くなっており、かつ、Ｓｉの含有率が、前記第１領域Ｐ１におけるＳｉの含有率より高くなっており、かつ、Ｆｅの含有率が、前記第１領域Ｐ１におけるＦｅの含有率より低くなっている第３領域Ｐ３と、
    を有する粒子を含み、
    前記第１領域Ｐ１が前記粒子の５０体積％以上を占めており、かつ、前記第１領域Ｐ１が結晶質である粉末冶金用金属粉末を含む組成物を成形し、成形体を得る工程と、
    前記成形体を焼成し、焼結体を得る工程と、
    を有することを特徴とする焼結体の製造方法。

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