JP3032818B2 - チタン硼化物分散硬質材料 - Google Patents

チタン硼化物分散硬質材料

Info

Publication number
JP3032818B2
JP3032818B2 JP10146542A JP14654298A JP3032818B2 JP 3032818 B2 JP3032818 B2 JP 3032818B2 JP 10146542 A JP10146542 A JP 10146542A JP 14654298 A JP14654298 A JP 14654298A JP 3032818 B2 JP3032818 B2 JP 3032818B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
powder
tib
sintering
titanium boride
titanium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP10146542A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH11323401A (ja
Inventor
慶三 小林
明 杉山
敏幸 西尾
公洋 尾崎
Original Assignee
工業技術院長
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 工業技術院長 filed Critical 工業技術院長
Priority to JP10146542A priority Critical patent/JP3032818B2/ja
Publication of JPH11323401A publication Critical patent/JPH11323401A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3032818B2 publication Critical patent/JP3032818B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、チタン硼化物分散
硬質材料およびその製造方法に関する。さらに詳しく
は、本発明は、チタン硼化物を分散した硬質材料を合成
する際に、チタン硼化物の一部をTi粉末およびB粉末
に置換して、これを機械的合金化法により微細分散し、
焼結時にTiB2 相を合成することにより、緻密な硬質
材料を製造する方法およびその製品に関する。
【0002】
【従来の技術】チタン硼化物を硬質粒子とする複合材料
は焼結性が悪く、従来、鉄系材料を結合相とする緻密な
チタン硼化物分散硬質材料を作製することは困難であっ
た。また、該材料の焼結には大きな加圧力と高温での焼
結が必要となり、チタン硼化物の粗大化が生じ、成形体
の特性が低下するという問題があった。
【0003】また、硬質粒子であるチタン硼化物と金属
粉末を機械的合金化処理すると、機械的合金化処理用の
容器や粉砕球からのコンタミネーションが多くなるとい
う問題もある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、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、チ
タン硼化物を分散した硬質材料を合成する際に、チタン
硼化物の一部をチタン粉末とボロン粉末に置き換えて機
械的合金化処理を行い、焼結過程においてTiB2 を合
成することにより、焼結体の緻密さが向上すること、そ
して、低温で緻密な複合材料が作製できることを見出
し、本発明を完成した。本発明は、チタン硼化物を分散
した硬質材料を、チタン硼化物の一部を焼結過程におい
て合成することにより作製すること、それにより、低温
で緻密な高硬度材料を作製することを目的とするもので
ある。即ち、本発明は、チタン硼化物を含む複合材料を
低温で緻密に成形する方法を提供するためになされたも
のである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明は、以下の技術的手段からなる。 (1)50重量%以上のTiB2 と残部が鉄あるいはニ
ッケル、コバルトなどの遷移金属より構成される原料に
おいて、該TiB2 の10重量%〜50重量%をTi粉
末とB粉末で置き換えた材料を、機械的合金化処理した
合金粉末。 (2)前記(1)で作製した合金粉末を加圧下で焼結す
ることにより成形したチタン硼化物を含む複合材料。 (3)前記(1)または(2)で作製した合金粉末また
は成形体を加熱熱処理し、その後急冷した材料。 (4)TiB2 の5重量%〜50重量%をチタン炭化物
またはチタン窒化物粉末に置き換えた前記(1)記載の
合金粉末。 (5)前記(4)で作製した粉末を加圧下で焼結するこ
とにより成形したチタン硼化物を含む複合材料。 (6)50重量%以上のTiB2 と残部が鉄あるいはニ
ッケル、コバルトなどの遷移金属より構成される複合材
料で、該TiB2 の10重量%〜50重量%をTi粉末
とB粉末で置き換え、機械的合金化処理した合金粉末を
加圧下で焼結することにより成形することからなるチタ
ン硼化物を含む複合材料の製造方法。
【0006】
【発明の実施の形態】次に、本発明をさらに詳細に説明
する。本発明は、従来、低温での緻密化が困難であった
チタン硼化物を分散した硬質材料をチタン硼化物の一部
を焼結時に合成することにより、その部分的な発熱現象
を利用して作製し、緻密な成形体を得るものである。本
発明に用いる材料としては、市販のTiB2 粉末、遷移
金属粉末(鉄、ニッケル、コバルトなど)、チタン粉末
およびボロン粉末が利用できる。この場合、ボロン粉末
としては、例えば、市販のボロン塊を粉砕機で粉砕した
もの、非晶質の粉末などが利用できる。粉末の粒度につ
いては特に指定しないが、一般的には数ミリ〜数ミクロ
ンの粉末が好適なものとして利用できる。
【0007】硬質相となるTiB2 相の10重量%〜5
0重量%をチタン粉末およびボロン粉末で置き換える。
この場合、チタン粉末とボロン粉末の混合量が10重量
%未満では焼結が困難であり、また、50重量%を越え
るとをTiB2 合成時の熱により他の硼化物の生成が促
進される。これらの粉末を機械的合金化法により処理す
る。上記TiB2 をチタン粉末とボロン粉末に置き換え
る量を変化させることにより、緻密化温度をおよそ80
0℃から1200℃まで変化させることができる。
【0008】硬質相にさらに高硬度のチタン炭化物やチ
タン窒化物を混合することも可能である。この場合は、
TiB2 粉末の5重量%〜50重量%をそれぞれの粉末
に置き換えればよい。5重量%未満の添加では、添加に
よる硬度の上昇が期待できず、また、50重量%を越え
て添加すると焼結性が低下する。
【0009】機械的合金化処理には、適宜の手段が使用
されるが、例えば、好適には、乾式の粉砕機が利用で
き、さらに、振動型ボールミル、遊星型ボールミル、転
動型ボールミル、アトライターなどが利用できる。機械
的合金化時の雰囲気は、粉末の酸化を防止するために、
不活性ガス雰囲気や減圧雰囲気が好ましい。
【0010】機械的合金化に供する時間については特に
指定しないが、50時間から200時間が一般的であ
る。また、圧力伝達媒体としては、鋼球、セラミックス
球、超硬球など一般的な粉砕球が利用できる。
【0011】機械的合金化法により合成された粉末は、
TiB2 とサブミクロンサイズに微細化された鉄とチタ
ンとボロン粉末から構成される。なお、機械的合金化処
理時にはチタン粉末とボロン粉末からTiB2 相が合成
されておらず、機械的合金化時の容器やボールからの汚
染は5重量%以下である。得られた粉末は発火の危険性
があるため、容器からの取り出しは不活性ガス雰囲気中
あるいは真空中で行うことが好ましい。
【0012】次に、得られた合金粉末を焼結することに
より成形する。得られた粉末を成形するための焼結雰囲
気は、チタンの酸化を防止するために不活性ガス雰囲気
あるいは真空にする必要がある。焼結方法としては、加
圧下での加熱が好ましく、より好ましくは通電加熱によ
る焼結が好適なものとして例示される。通電加熱は、高
速な昇温が可能であるため、チタン硼化物の粒成長を抑
制できる。加圧は、焼結時のチタンとボロンの反応性を
よくするために必要であり、その加圧量は特に指定しな
いが、一般的には30MPa以上である。
【0013】焼結温度は、遷移金属の量によって決定さ
れるが、その範囲は、800℃から1200℃が好まし
い。800℃以下では焼結が不十分であり、1200℃
以上ではチタン硼化物の結晶が大きく成長してしまう。
【0014】得られた成形体は、静水圧雰囲気中で加熱
熱処理することにより、残留気孔を完全に除去すること
ができる。これにより、理論密度の95%以上の密度を
有する緻密な成形体が得られる。また、加熱後に急冷す
ることにより硬質相以外の結晶粒径を微細化することが
できる。これにより、焼結体の硬度をおよそ10%上昇
させた同じ組成の焼結体が得られる。
【0015】機械的合金化処理により合成された粉末を
加熱熱処理することにより、粉末形状のままTiB2
を生成させることができる。それにより、TiB2 粒子
と金属が微細混合した複合粒子が得られ、金属相の展延
性を利用した粉末どうしの溶着が可能となる。この粉末
は、数ミクロン〜数十ミクロンの緻密な粉末であり、こ
のまま溶射用材料として利用が可能である。本発明によ
り、TiB2 の熱的特性と高硬度を併せ持った複合材料
が提供される。また、本発明は、機械的合金化時のTi
2 をチタン粉末とボロン粉末に置き換える量を変化さ
せることにより、緻密化温度を変えることが可能であ
り、例えば、異種材料の接合、傾斜機能材料等の作製に
好適に応用することが可能である。
【0016】
【実施例】以下、実施例に基づいて本発明をさらに具体
的に説明する。しかし、本発明は該実施例によって何ら
限定されるものではない。 実施例1 TiB2 粉末(スタルク製)18.4gに、チタン粉末
(和光純薬製試薬)1.8g、ボロン粉末(和光純薬製
非晶質)0.8g、鉄粉末(神戸製鋼製)9gを添加し
て、遊星型ボールミルによる100時間の機械的合金化
処理を施した。機械的合金化の雰囲気は、減圧アルゴン
とし、粉末とボール重量比が約0.1になるようにし
た。容器と10mm径の粉砕球にはクロム鋼を用いた。
得られた材料は、微細な粉末であり、容器やボールから
のコンタミネーションは1重量%以下であった。
【0017】得られた材料を直径15mmの黒鉛型に入
れ、10-2Torrの真空中で通電加熱を行って焼結し
た。焼結温度は1000℃で3分間保持し、加圧力は3
5MPaで成形した。得られた成形体は、割れなどはな
く、理論密度の90%以上の密度を有する緻密な焼結体
であった。成形体は1000Hv以上の硬度を示した。
【0018】実施例2 TiB2 粉末(スタルク製)10.5gに、チタン粉末
(和光純薬製試薬)7.2g、ボロン粉末(和光純薬製
非晶質)3.3g、鉄粉末(神戸製鋼製)9gを添加し
て、遊星型ボールミルによる200時間の機械的合金化
処理を施した。機械的合金化の雰囲気は、減圧アルゴン
とし、粉末とボール重量比が約0.1になるようにし
た。容器と10mm径の粉砕球にはクロム鋼を用いた。
得られた材料は、微細な粉末であり、容器やボールから
のコンタミネーションは1重量%以下であった。
【0019】得られた材料を内径15mmの黒鉛型に入
れ、10-2Torrの真空中で通電加熱を行って焼結し
た。焼結温度は1000℃で3分間保持し、加圧力は3
5MPaで成形した。得られた成形体は、割れなどがな
く、理論密度の95%以上の密度を有する緻密な焼結体
であった。成形体は2111Hvの硬度を示した。
【0020】実施例3 TiB2 粉末(スタルク製)10.5gに、TiC粉末
(スタルク製)2.1g、チタン粉末(和光純薬製試
薬)7.2g、ボロン粉末(和光純薬製)3.3g、ニ
ッケル粉末(和光純薬製)9gを添加して、遊星型ボー
ルミルによる100時間の機械的合金化処理を施した。
機械的合金化の雰囲気は、減圧アルゴンとし、粉末とボ
ール重量比が約0.1になるようにした。容器と10m
m径の粉砕球にはクロム鋼を用いた。得られた材料は、
微細な粉末であり、容器やボールからのコンタミネーシ
ョンは2重量%以下であった。
【0021】得られた材料を内径15mmの黒鉛型に入
れ、10-2Torrの真空中で通電加熱を行って焼結し
た。焼結温度は1000℃で3分間保持し、加圧力は3
5MPaで成形した。得られた成形体は、割れなどは観
察されず、理論密度の90%以上の比較的緻密な焼結体
が得られた。成形体をアルゴンガス雰囲気中で1000
℃に加熱し、水中で急冷した。得られた材料は、NiTi相
を含んでおり、その硬度は1200Hv以上であった。
【0022】
【発明の効果】本発明は、チタン硼化物を含む複合材料
を低温で緻密に成形する方法およびその製品に係り、本
発明によれば、遷移金属材料を結合相とする緻密なチタ
ン硼化物分散硬質材料を提供することができる。本発明
のチタン硼化物分散硬質材料の製造方法を用いて、チタ
ン硼化物を分散した硬質材料を合成する際に、焼結時に
TiB2 を生成させることにより低温で緻密な高硬度材
料を作製することができる。特に、機械的合金化時のT
iB2 をチタン粉末とボロン粉末に置き換える量を変化
させることにより、緻密化温度を変えられることから、
異種材料の接合や傾斜機能材料の作製にも本技術が応用
できるものと期待される。本発明により、TiB2 の熱
的特性と高硬度を併せ持った複合材料の開発に貢献でき
るものと考えられる。
フロントページの続き (72)発明者 尾崎 公洋 愛知県名古屋市名東区平和が丘1丁目70 番地 猪子石住宅6棟503号 (56)参考文献 特開 平5−171214(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B22F 1/00 C01G 23/00 C22C 1/05 C22C 29/14

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 50重量%以上のTiB2 と残部が鉄あ
    るいはニッケル、コバルトなどの遷移金属より構成され
    原料において、該TiB2 の10重量%〜50重量%
    をTi粉末とB粉末で置き換えた材料を、機械的合金化
    処理した合金粉末。
  2. 【請求項2】 請求項1で作製した合金粉末を加圧下で
    焼結することにより成形したチタン硼化物を含む複合材
    料。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2で作製した合金
    粉末または成形体を加熱熱処理し、その後急冷した材
    料。
  4. 【請求項4】 TiB2 の5重量%〜50重量%をチタ
    ン炭化物またはチタン窒化物粉末に置き換えた請求項1
    記載の合金粉末。
  5. 【請求項5】 請求項4で作製した粉末を加圧下で焼結
    することにより成形したチタン硼化物を含む複合材料。
JP10146542A 1998-05-11 1998-05-11 チタン硼化物分散硬質材料 Expired - Lifetime JP3032818B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10146542A JP3032818B2 (ja) 1998-05-11 1998-05-11 チタン硼化物分散硬質材料

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10146542A JP3032818B2 (ja) 1998-05-11 1998-05-11 チタン硼化物分散硬質材料

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH11323401A JPH11323401A (ja) 1999-11-26
JP3032818B2 true JP3032818B2 (ja) 2000-04-17

Family

ID=15410017

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10146542A Expired - Lifetime JP3032818B2 (ja) 1998-05-11 1998-05-11 チタン硼化物分散硬質材料

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3032818B2 (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005290530A (ja) * 2004-04-06 2005-10-20 Kubota Corp 金属硼化物分散焼結体
JP5569965B2 (ja) * 2010-06-15 2014-08-13 独立行政法人産業技術総合研究所 軽量で耐酸化性に優れる高熱伝導性硬質材料及びその作製方法
JP6450670B2 (ja) * 2015-11-13 2019-01-09 新日本電工株式会社 ホウ化チタン含有粉末及びその製造方法並びに焼結金属の製造方法
JP7100320B2 (ja) * 2018-08-07 2022-07-13 国立大学法人広島大学 Fe基焼結体、Fe基焼結体の製造方法、および熱間プレス用金型

Also Published As

Publication number Publication date
JPH11323401A (ja) 1999-11-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2011152359A1 (ja) セラミックスを含有したチタン合金複合粉およびその製造方法、これを用いた緻密化されたチタン合金材およびその製造方法
JPH0583624B2 (ja)
Luo et al. Recent advances in the design and fabrication of strong and ductile (tensile) titanium metal matrix composites
JPH08209263A (ja) 圧縮態物品及びその製造方法
US5640666A (en) Composite silicide/silicon carbide mechanical alloy
US5368812A (en) Metal carbides and derived composites made by milling to obtain a particular nanostructural composite powder
JPH01116002A (ja) 基体鉄粉と合金化成分から複合金属粉を製造する方法及び複合金属粉
JP2539712B2 (ja) 窒化物粉体
CN107056304A (zh) 一种TiB2基陶瓷复合材料及其制备方法
JP3032818B2 (ja) チタン硼化物分散硬質材料
GB2228015A (en) Producing intermetallic compounds
KR100428948B1 (ko) 불순물이 없는 텅스텐 나노 금속분말의 제조 방법 및 상기분말을 이용한 소결체의 제조 방법
JP3837332B2 (ja) 耐摩耗性複合材料のインサイチュ粉末冶金製造方法
JP3793813B2 (ja) 高強度チタン合金及びその製造方法
JPH10310838A (ja) 超硬質複合部材およびその製造方法
JPH08176695A (ja) 窒化チタン焼結体の製造方法
KR950007174B1 (ko) 시계 케이스용 경질 합금의 제조방법
JPH0222121B2 (ja)
JPH08120352A (ja) 超硬合金組成物の再生方法および超硬合金の製造方法
JPH0252681B2 (ja)
JP2726818B2 (ja) 機械的合金化法を用いた微細炭化物分散合金の作製法
JP2002038236A (ja) 低熱膨張耐熱合金及びその製造方法
JPH06100969A (ja) Ti−Al系金属間化合物焼結体の製造方法
WO2012046773A1 (ja) 高強度・生体親和性に優れるチタン-ハイドロキシアパタイト複合材料
AU639803B2 (en) Metal carbides and derived composites

Legal Events

Date Code Title Description
S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

EXPY Cancellation because of completion of term