JP2726818B2 - 機械的合金化法を用いた微細炭化物分散合金の作製法 - Google Patents
機械的合金化法を用いた微細炭化物分散合金の作製法Info
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- JP2726818B2 JP2726818B2 JP3191327A JP19132791A JP2726818B2 JP 2726818 B2 JP2726818 B2 JP 2726818B2 JP 3191327 A JP3191327 A JP 3191327A JP 19132791 A JP19132791 A JP 19132791A JP 2726818 B2 JP2726818 B2 JP 2726818B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、制御されたアルゴン雰
囲気あるいは窒素含有ガス雰囲気中で、複数の金属粉末
と炭素粉末を乾式で機械的に混合・粉砕を繰り返すこと
により、微細な粉末を作製し、低温での焼結を可能とす
るとともに、組織の微細化を行う方法であり、高靱性・
高硬度の炭化物分散型複合材料を作製する方法で、前記
の特性を持つ土木・鉱山用工具および治具、切削用工
具、耐摩耗治具などに利用することができる。
囲気あるいは窒素含有ガス雰囲気中で、複数の金属粉末
と炭素粉末を乾式で機械的に混合・粉砕を繰り返すこと
により、微細な粉末を作製し、低温での焼結を可能とす
るとともに、組織の微細化を行う方法であり、高靱性・
高硬度の炭化物分散型複合材料を作製する方法で、前記
の特性を持つ土木・鉱山用工具および治具、切削用工
具、耐摩耗治具などに利用することができる。
【従来の技術】従来、炭化物分散型複合材料の作製に
は、炭化物粉末と金属粉末を湿式で混合する方法や、炭
窒化物粉末と金属粉末を湿式で混合する方法がとられて
きている。
は、炭化物粉末と金属粉末を湿式で混合する方法や、炭
窒化物粉末と金属粉末を湿式で混合する方法がとられて
きている。
【０００２】しかし、これらの方法は、金属相と炭化物
相との密着性も悪く、焼結温度が高くなり、焼結プロセ
スにおいて炭化物粒子が粒成長してしまう。また、炭窒
化物を用いた場合、粒成長は抑制されるが、原料粉末が
高価であったり、焼結時に窒素の分解が生じ、窒素量の
ばらつきが生じたりする。
相との密着性も悪く、焼結温度が高くなり、焼結プロセ
スにおいて炭化物粒子が粒成長してしまう。また、炭窒
化物を用いた場合、粒成長は抑制されるが、原料粉末が
高価であったり、焼結時に窒素の分解が生じ、窒素量の
ばらつきが生じたりする。
【０００３】さらに、出発原料となる炭化物、炭窒化物
の作製には、高温が必要であり、原料自体の粒度には限
界があった。そのため、焼結体中の炭化物の粒度の細か
さにも限界があり、充分な靭性が得られなかった。
の作製には、高温が必要であり、原料自体の粒度には限
界があった。そのため、焼結体中の炭化物の粒度の細か
さにも限界があり、充分な靭性が得られなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、機械的な力
を利用し、炭化物の合成を行うとともに、バインダーの
金属との密着性を高め、炭化物が微細に分散した粉末を
作製することができる。
を利用し、炭化物の合成を行うとともに、バインダーの
金属との密着性を高め、炭化物が微細に分散した粉末を
作製することができる。
【０００５】また、機械的合金化プロセスの雰囲気を制
御し、窒素含有ガスにすることによりさらに焼結時の粒
成長を抑えることができる。
御し、窒素含有ガスにすることによりさらに焼結時の粒
成長を抑えることができる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明方法は原子レベルでの合金化もしくは複合化
を行うために乾式による機械的な粉砕・混合を行うこと
により、目的炭化物の合成を行いつつ、微細化あるいは
炭化物と金属相との密着性の向上を行う。
に、本発明方法は原子レベルでの合金化もしくは複合化
を行うために乾式による機械的な粉砕・混合を行うこと
により、目的炭化物の合成を行いつつ、微細化あるいは
炭化物と金属相との密着性の向上を行う。
【０００７】その上、粉砕・混合時の雰囲気を制御し、
窒素含有ガス雰囲気にすることにより焼結時の炭化物粒
子の粒成長を抑えることができることを特徴としてい
る。
窒素含有ガス雰囲気にすることにより焼結時の炭化物粒
子の粒成長を抑えることができることを特徴としてい
る。
【０００８】具体的に説明すると、本発明の原理は、出
発原料として配合される金属粉末（炭化物形成金属粉
末：Ｔｉ，Ｗ，Ｍｏ，Ｔａなどとバインダー金属粉末：
Ｎｉ，Ｃｏなど）と炭素粉末とを鋼球の衝撃力およびせ
ん断力により炭化物の合成を行うとともに、炭化物粒子
とバインダー金属粉末の密着性を向上させるものであ
る。できた粉末は、微細炭化物が細かく分散しており、
一部アモルファス化しており、この反応は鋼球の数と大
きさ、混合時間に依存している。
発原料として配合される金属粉末（炭化物形成金属粉
末：Ｔｉ，Ｗ，Ｍｏ，Ｔａなどとバインダー金属粉末：
Ｎｉ，Ｃｏなど）と炭素粉末とを鋼球の衝撃力およびせ
ん断力により炭化物の合成を行うとともに、炭化物粒子
とバインダー金属粉末の密着性を向上させるものであ
る。できた粉末は、微細炭化物が細かく分散しており、
一部アモルファス化しており、この反応は鋼球の数と大
きさ、混合時間に依存している。
【０００９】さらに、粉砕・混合時の雰囲気の制御によ
り、微細粒子の表面および内部に窒素原子を吸着あるい
は固溶させ、焼結プロセスにおける炭化物の粒成長を抑
制することができる。
り、微細粒子の表面および内部に窒素原子を吸着あるい
は固溶させ、焼結プロセスにおける炭化物の粒成長を抑
制することができる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明を炭化物形成金属としてＴｉ，
Ｍｏ，Ｗ、バインダー金属粉末としてＮｉ，Ｃｏ、炭素
粉末を用いた場合の微細炭化物分散合金について説明す
る。
Ｍｏ，Ｗ、バインダー金属粉末としてＮｉ，Ｃｏ、炭素
粉末を用いた場合の微細炭化物分散合金について説明す
る。
【００１１】図１は、本発明のＴｉ−２０ｍａｓｓ％Ｎ
ｉ−Ｃ材料への適用例の粉末の粒子構造の写真である。
平均粒径は約０．５μｍであるが、二次粒子を形成して
いる。図２は、機械的合金化に伴う相の変化を上記材料
で調べた図である。雰囲気は減圧アルゴン雰囲気とし
た。機械的合金化とともに炭化物が合成され、バインダ
ー金属相であるＮｉのピークが消失し、微細な粒子ある
いはアモルファス化が進行していることがわかる。ま
た。この粉末を真空下で１３５０℃にて焼結すると、Ｔ
ｉＣとＮｉのピークが得られる。
ｉ−Ｃ材料への適用例の粉末の粒子構造の写真である。
平均粒径は約０．５μｍであるが、二次粒子を形成して
いる。図２は、機械的合金化に伴う相の変化を上記材料
で調べた図である。雰囲気は減圧アルゴン雰囲気とし
た。機械的合金化とともに炭化物が合成され、バインダ
ー金属相であるＮｉのピークが消失し、微細な粒子ある
いはアモルファス化が進行していることがわかる。ま
た。この粉末を真空下で１３５０℃にて焼結すると、Ｔ
ｉＣとＮｉのピークが得られる。
【００１２】機械的合金化の雰囲気を減圧窒素雰囲気と
し、上記材料に適用した。１３５０℃真空下での焼結後
の顕微鏡組織と減圧アルゴン雰囲気で機械的合金化した
粉末の同条件で焼結後の金属組織組織を図３に示す。窒
素雰囲気で機械的合金化したものは、炭化物粒子が０．
５μｍ程度の微細粒子であり、アルゴン雰囲気で得られ
た炭化物粒子の三分の一以下である。また、窒素雰囲気
で機械的合金化しても窒化物の合成は認められず、微細
粒子の表面に吸着あるいは内部に固溶しているものと考
えられる。
し、上記材料に適用した。１３５０℃真空下での焼結後
の顕微鏡組織と減圧アルゴン雰囲気で機械的合金化した
粉末の同条件で焼結後の金属組織組織を図３に示す。窒
素雰囲気で機械的合金化したものは、炭化物粒子が０．
５μｍ程度の微細粒子であり、アルゴン雰囲気で得られ
た炭化物粒子の三分の一以下である。また、窒素雰囲気
で機械的合金化しても窒化物の合成は認められず、微細
粒子の表面に吸着あるいは内部に固溶しているものと考
えられる。
【００１３】耐熱性を向上させたＴｉ−２０ｍａｓｓ％
Ｎｉ−１０ｍａｓｓ％Ｍｏ−Ｃ材料への適用例の粉末の
粒子構造の写真を図４に示す。平均粒径は０．５μｍ程
度ではあるが、二次粒子の形成が多くなっている。図５
は、減圧アルゴン雰囲気で機械的合金化を施した粉末を
１３５０℃真空下にて焼結したものの金属組織である。
従来の同組成の炭化物粉末と金属粉末を湿式混合して得
られる合金にみられる有芯構造は認められず、サブミク
ロンの微細炭化物を含む複合材料となっている。焼結性
も良好であり、ポアもほとんどない状態である。上記合
金に対して、ビッカース硬度を測定すると、１０７０Ｈ
ｖ以上の硬度を示し、圧痕のまわりにはクラックも認め
られず、高硬度で高靱性の合金が得られた。
Ｎｉ−１０ｍａｓｓ％Ｍｏ−Ｃ材料への適用例の粉末の
粒子構造の写真を図４に示す。平均粒径は０．５μｍ程
度ではあるが、二次粒子の形成が多くなっている。図５
は、減圧アルゴン雰囲気で機械的合金化を施した粉末を
１３５０℃真空下にて焼結したものの金属組織である。
従来の同組成の炭化物粉末と金属粉末を湿式混合して得
られる合金にみられる有芯構造は認められず、サブミク
ロンの微細炭化物を含む複合材料となっている。焼結性
も良好であり、ポアもほとんどない状態である。上記合
金に対して、ビッカース硬度を測定すると、１０７０Ｈ
ｖ以上の硬度を示し、圧痕のまわりにはクラックも認め
られず、高硬度で高靱性の合金が得られた。
【００１４】Ｗ−４０ｍａｓｓ％Ｃｏ−Ｃ材料への適用
例として、減圧アルゴン雰囲気で機械的合金化を施した
粉末を１３００℃真空下にて焼結したものの金属組織写
真を図６に示す。機械的合金化により炭化物の完全な合
成まではできなかったが、焼結プロセスにおいて炭化物
が形成されていた。焼結性はあまり良くないが、サブミ
クロンで異方性を有する炭化物の生成がみられた。
例として、減圧アルゴン雰囲気で機械的合金化を施した
粉末を１３００℃真空下にて焼結したものの金属組織写
真を図６に示す。機械的合金化により炭化物の完全な合
成まではできなかったが、焼結プロセスにおいて炭化物
が形成されていた。焼結性はあまり良くないが、サブミ
クロンで異方性を有する炭化物の生成がみられた。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、微
細炭化物を分散させた複合材料が容易に作製でき、機械
的合金化処理の雰囲気を制御することによりさらに微細
な粒子を有する複合材料を得ることもできる。また、従
来の材料のような有芯構造をもたないため、サブミクロ
ンの炭化物粒子を有する複合材料も得られ、高硬度・高
靭性の複合材料の製造が可能となる。
細炭化物を分散させた複合材料が容易に作製でき、機械
的合金化処理の雰囲気を制御することによりさらに微細
な粒子を有する複合材料を得ることもできる。また、従
来の材料のような有芯構造をもたないため、サブミクロ
ンの炭化物粒子を有する複合材料も得られ、高硬度・高
靭性の複合材料の製造が可能となる。
【図１】Ｔｉ−２０ｍａｓｓ％Ｎｉ−Ｃ材料を機械的合
金化法により合成した粉末の粒子構造の写真である。
金化法により合成した粉末の粒子構造の写真である。
【図２】Ｔｉ−２０ｍａｓｓ％Ｎｉ−Ｃ材料の機械的合
金化法に伴う相の変化の説明図である。
金化法に伴う相の変化の説明図である。
【図３】Ｔｉ−２０ｍａｓｓ％Ｎｉ−Ｃ材料を雰囲気制
御下で機械的合金化処理したものの焼結体の金属組織写
真である。
御下で機械的合金化処理したものの焼結体の金属組織写
真である。
【図４】Ｔｉ−２０ｍａｓｓ％Ｎｉ−１０ｍａｓｓ％Ｍ
ｏ−Ｃ材料を機械的合金化法により合成した粉末の粒子
構造の写真である。
ｏ−Ｃ材料を機械的合金化法により合成した粉末の粒子
構造の写真である。
【図５】Ｔｉ−２０ｍａｓｓ％Ｎｉ−１０ｍａｓｓ％Ｍ
ｏ−Ｃ材料を機械的合金化法により合成した粉末の焼結
体の金属組織写真である。
ｏ−Ｃ材料を機械的合金化法により合成した粉末の焼結
体の金属組織写真である。
【図６】Ｗ−４０ｍａｓｓ％Ｃｏ−Ｃ材料を機械的合金
化により合成した粉末の焼結体の金属組織写真である。
化により合成した粉末の焼結体の金属組織写真である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 近藤 靖彦 愛知県名古屋市守山区大字幸心字中畑41 −１ 幸心西住宅１−305 (56)参考文献 特開 平２−263947（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−10001（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−96338（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−238344（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】 炭化物を構成する金属および炭素、バイ
ンダーとなる金属の粉末の混合物をアルゴン雰囲気ある
いは窒素含有ガス雰囲気中で乾式機械的合金化法を用い
て炭化物の合成を行いつつ、微細粉末を得る方法。 - 【請求項２】 特許請求範囲第１項に記載した方法によ
り得られた粉末を、真空もしくは不活性雰囲気中におい
て焼結を行い、微細炭化物分散合金を得る方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3191327A JP2726818B2 (ja) | 1991-04-26 | 1991-04-26 | 機械的合金化法を用いた微細炭化物分散合金の作製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3191327A JP2726818B2 (ja) | 1991-04-26 | 1991-04-26 | 機械的合金化法を用いた微細炭化物分散合金の作製法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04329844A JPH04329844A (ja) | 1992-11-18 |
| JP2726818B2 true JP2726818B2 (ja) | 1998-03-11 |
Family
ID=16272713
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3191327A Expired - Lifetime JP2726818B2 (ja) | 1991-04-26 | 1991-04-26 | 機械的合金化法を用いた微細炭化物分散合金の作製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2726818B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101248996B1 (ko) | 2012-10-10 | 2013-04-02 | 한국지질자원연구원 | 바인더가 포함된 탄화물 및 탄질화물 분말 합성 방법 및 이에 따라 얻어지는 서멧트 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4624705A (en) * | 1986-04-04 | 1986-11-25 | Inco Alloys International, Inc. | Mechanical alloying |
| JPH0196338A (ja) * | 1987-10-06 | 1989-04-14 | Teruo Takahashi | 炭化物分散強化銅合金の製造方法 |
| JPH02263947A (ja) * | 1989-04-03 | 1990-10-26 | Tokushu Denkyoku Kk | 炭火物を分散した高強度鋼の製造方法 |
| JPH0310001A (ja) * | 1989-06-06 | 1991-01-17 | Hitachi Metals Ltd | 超微結晶合金粉末の製造方法 |
-
1991
- 1991-04-26 JP JP3191327A patent/JP2726818B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04329844A (ja) | 1992-11-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |