JP5771853B2 - WC基W−Mo−Si−C系複合セラミックス及びその製造方法 - Google Patents
WC基W−Mo−Si−C系複合セラミックス及びその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5771853B2 JP5771853B2 JP2011066045A JP2011066045A JP5771853B2 JP 5771853 B2 JP5771853 B2 JP 5771853B2 JP 2011066045 A JP2011066045 A JP 2011066045A JP 2011066045 A JP2011066045 A JP 2011066045A JP 5771853 B2 JP5771853 B2 JP 5771853B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- powder
- sic
- mol
- solid solution
- sintering
- 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.)
- Active
Links
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims description 25
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 15
- 239000002153 silicon-carbon composite material Substances 0.000 title claims description 10
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 38
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 27
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 claims description 24
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 16
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 13
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 11
- 229910018540 Si C Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 claims description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 11
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 229910003178 Mo2C Inorganic materials 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003082 abrasive agent Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000013077 target material Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 229910003470 tongbaite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Description
このWCは、上記のような優れた特性を有する反面、難焼結性であるという欠点を持っている。このようなことから、Coなどの鉄系金属を焼結助剤として添加し、液相焼結をすることで、上記の難焼結性という欠点を改善し、超硬合金として主に切削工具あるいは耐摩耗性部材に利用されている。
WCの削減に関しては、WCに、WCと同じ結晶構造のMoCを固溶させることでWCの性質を低下させずにWCの使用量を減らすことができる。このための研究はすでに行なわれ、MoCを固溶させたW1−xMoxCからなる組成の物質そのものの製造方法は知られている(非特許文献2、特許文献3、特許文献4参照)。
1)W1−xMoxC(x=0.05〜0.25)固溶体及びSiCからなる相を備えることを特徴とするWC基W−Mo−Si−C系複合セラミックス。
2)SiC:5〜30mol%、W1−xMoxC(x=0.05〜0.25)固溶体中のMoC:5〜25mol%、残余W1−xMoxC(x=0.05〜0.25)固溶体中のWCからなる相を備えていることを特徴とする上記1)記載のWC基W−Mo−Si−C系複合セラミックス。
3)Cr3C2、VC、TaC、ZrC、NbCの中から選択した1種以上を合計で5mol%以下を含有することを特徴とする上記1)又は2)記載のWC基W−Mo−Si−C系複合セラミックス。
4)ヤング率E:590GPa以上、ビッカース硬度Hv:20GPa以上を備えていることを特徴とする上記1)〜3)のいずれか一項に記載のWC基W−Mo−Si−C系複合セラミックスを提供する。
5)WC粉末とSiC粉末とMo2C粉末とC粉末からなる混合粉末であって、焼結中にMo2CとCの反応によってMoCが生成するようにMo2CとCを等モル比に混合した混合粉末を予備成型し、この予備成型体を加熱焼結し、焼結中に反応を起こさせることによって、W1−xMoxC(x=0.05〜0.25)固溶体相と5〜30mol%のSiC相を備えた焼結体を得ることを特徴とするWC基W−Mo−Si−C系複合セラミックス焼結体の製造方法。
6)上記混合粉末に、Cr3C2、VC、TaC、ZrC、NbCの中から選択した1種以上を合計で5mol%以下添加することを特徴とする上記5)記載のWC基W−Mo−Si−C系複合セラミックス焼結体の製造方法。
さらに、この相は、SiC:5〜30mol%、W1−xMoxC(x=0.05〜0.25)固溶体中のMoC:5〜25mol%、残余W1−xMoxC(x=0.05〜0.25)固溶体中のWCからなる相からなる。前記固溶体W1−xMoxCにおけるxの、より好ましい範囲は、x=0.05〜0.2である。
本発明のWC基W−Mo−Si−C系複合セラミックスは、ヤング率E:590GPa以上、ビッカース硬度Hv:20GPa以上を有する。
この焼結中にW1−xMoxC固溶体を生じる反応を効果的に起こさせることによって、(x=0.05〜0.25)固溶体相と5〜30mol%のSiC相を備えた焼結体を得る。
(1−x)WC+(x/2)Mo2C+(x/2)C→W1−xMoxC(x=0.05〜0.25)・・・・・・・・式1
の反応を生じさせると、理想的に反応が進めば、W1−xMoxC固溶体が合成される。
まず、表1に示す比較例1について説明する。この比較例1は、SiCを添加しない場合で、WC粉末とMo2CとCを等モル比にしたMo2C粉末とC粉末を混合し、1700°Cで通電加圧焼結したときに得られたセラミックスの生成物の分析結果である。理想通りに反応が進めばx=0.05〜0.3のW1−xMoxC固溶体が合成されるが、Mo2Cが残留し、完全な固溶体は得られなかった。1800°Cに温度を上げても、Mo2Cが残留し、完全な固溶体は得られなかった。このように,SiCを添加しない場合,式1の反応が完全に進行することはなかった
表2の試料No.1−No.4に示す実施例1は、SiCを添加した場合で、WC粉末とMo2CとCを等モル比にしたMo2C粉末とC粉末とSiC粉末を混合し、比較例1より100℃低い1600°Cで通電加圧焼結したときに得られたセラミックスの生成物および機械的性質の結果である。
x=0.2でSiCを5〜20mol%変化させて焼結すると、式1の反応が完全に起こり、いずれもMo2Cが残留せずに、W1−xMoxC固溶体が生成して緻密化しており、ヤング率は620 GPa以上、硬さは23 GPa以上であった。
表2の試料No.5に比較例2を示すが、x=0.3でSiCを5〜20mol%変化させて焼結すると、体積率で3.6vol%の少量のMo2Cが残留した。このことからx=0.3では、表2に示すようにヤング率及びビッカース硬さが低下する結果となり、本願発明の目的を達成することができなかった。
表3の試料No.6−No.11に示す実施例2は、SiCを添加した場合で、WC粉末とMo2CとCを等モル比にしたMo2C粉末とC粉末とSiC粉末を混合し、1700°Cで通電加圧焼結したときに得られたセラミックスの生成物および機械的性質の結果である。
x=0.05〜0.2、SiC含有量が5〜30mol%では、いずれも、Mo2Cが残留せずに、W1−xMoxC固溶体が生成して緻密化しており、ヤング率は590GPa以上、硬さは20GPa以上であった。
表3の試料No.12に比較例3示す。この比較例3はx=0.4としたものであるが、Mo2Cが残留し、完全な固溶体化は起こらなかった。そして、表3に示すようにヤング率及びビッカース硬さが低下する結果となり、本願発明の目的を達成することができなかった。これは、上記比較例2と同様の結果であった。
Claims (5)
- W1−xMoxC(x=0.05〜0.25)固溶体及びSiCからなる相を備えるWC基W−Mo−Si−C系複合セラミックスであって、SiCを5〜30mol%含有し、前記W 1−x Mo x C(x=0.05〜0.25)固溶体はMoC:5〜25mol%とWCからなる相であることを備えていることを特徴とするWC基W−Mo−Si−C系複合セラミックス。
- Cr3C2、VC、TaC、ZrC、NbCの中から選択した1種以上を合計で5mol%以下を含有することを特徴とする請求項1に記載のWC基W−Mo−Si−C系複合セラミックス。
- ヤング率E:590GPa以上、ビッカース硬度Hv:20GPa以上を備えていることを特徴とする請求項1〜2のいずれか一項に記載のWC基W−Mo−Si−C系複合セラミックス。
- WC粉末とSiC粉末とMo2C粉末とC粉末からなる混合粉末であって、焼結中にMo2CとCの反応によってMoCが生成するようにMo2CとCを等モル比に混合した混合粉末を予備成型し、この予備成型体を加熱焼結し、焼結中に反応を起こさせることによって、W1−xMoxC(x=0.05〜0.25)固溶体相と5〜30mol%のSiC相を備え、前記W 1−x Mo x C(x=0.05〜0.25)固溶体はMoC:5〜25mol%とWCからなる相であることを備えた焼結体を得ることを特徴とするWC基W−Mo−Si−C系複合セラミックス焼結体の製造方法。
- 上記混合粉末に、Cr3C2、VC、TaC、ZrC、NbCの中から選択した1種以上を合計で5mol%以下を添加することを特徴とする請求項4に記載のWC基W−Mo−Si−C系複合セラミックス焼結体の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011066045A JP5771853B2 (ja) | 2011-03-24 | 2011-03-24 | WC基W−Mo−Si−C系複合セラミックス及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011066045A JP5771853B2 (ja) | 2011-03-24 | 2011-03-24 | WC基W−Mo−Si−C系複合セラミックス及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012201536A JP2012201536A (ja) | 2012-10-22 |
JP5771853B2 true JP5771853B2 (ja) | 2015-09-02 |
Family
ID=47182899
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011066045A Active JP5771853B2 (ja) | 2011-03-24 | 2011-03-24 | WC基W−Mo−Si−C系複合セラミックス及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5771853B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116063104B (zh) * | 2023-04-06 | 2023-06-09 | 中南大学 | 一种多元陶瓷基复合材料及其制备方法 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6022642B2 (ja) * | 1977-07-27 | 1985-06-03 | 住友電気工業株式会社 | ヘキサゴナルモノカ−バイドの固溶体の製造法 |
CH621749A5 (ja) * | 1977-08-09 | 1981-02-27 | Battelle Memorial Institute | |
RU2178958C2 (ru) * | 2000-02-17 | 2002-01-27 | Институт физики твердого тела РАН | Жаростойкий материал |
JP4526343B2 (ja) * | 2004-09-27 | 2010-08-18 | 秋田県 | 高硬度、高ヤング率、高破壊靭性値を有するWC−SiC系焼結体 |
JP2009209022A (ja) * | 2008-03-06 | 2009-09-17 | Akita Prefecture | WC−SiC−Mo2C系焼結体及びその製造方法 |
-
2011
- 2011-03-24 JP JP2011066045A patent/JP5771853B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2012201536A (ja) | 2012-10-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5427380B2 (ja) | 超硬複合材料およびその製造方法 | |
Peng et al. | Development of TiCN-based cermets: Mechanical properties and wear mechanism | |
Demirskyi et al. | High-temperature reactive spark plasma consolidation of TiB2–NbC ceramic composites | |
Zhao et al. | Microstructure and mechanical properties of TiB2–SiC ceramic composites by reactive hot pressing | |
JP4403286B2 (ja) | 超硬合金工具材料、およびその製造方法 | |
WO2010008004A1 (ja) | 硬質粉末、硬質粉末の製造方法および焼結硬質合金 | |
Cymerman et al. | Structure and mechanical properties of TiB2/TiC–Ni composites fabricated by pulse plasma sintering method | |
CN104630590B (zh) | 一种复合硬质合金材料及其制备方法 | |
KR20140081149A (ko) | 탄소나노튜브를 포함하는 초경합금의 제조방법, 이에 의해 제조된 초경합금 및 초경합금을 포함하여 이루어지는 초경 절삭공구 | |
JP2008274439A (ja) | W−Ti−C系複合体及びその製造方法 | |
TWI652352B (zh) | 共晶瓷金材料 | |
CN102173802A (zh) | 一种原位(TiB2+SiC)/Ti3SiC2复相陶瓷材料及其制备方法 | |
KR101186456B1 (ko) | 금속 복합분말, 소결체 및 이의 제조 방법 | |
Peng | Fabrication and mechanical properties of microalloyed and ceramic particulate reinforced NiAl-based alloys | |
JP5182582B2 (ja) | 立方晶窒化ホウ素の合成方法および立方晶窒化ホウ素焼結体の製造方法 | |
KR20190134242A (ko) | WC-Co계 초경공구용 복합재료 및 그 제조방법 | |
JP5771853B2 (ja) | WC基W−Mo−Si−C系複合セラミックス及びその製造方法 | |
KR20150025196A (ko) | 분말사출성형에 의한 복합소재 제조방법 | |
JP2007261881A (ja) | TiB2基Ti−Si−C系複合セラミックス及びその焼結体製造方法 | |
JPH07278719A (ja) | 微粒板状晶wc含有超硬合金およびその製造方法 | |
TW201823479A (zh) | 複合材料 | |
JP2004339591A (ja) | W−Ti−C系複合体及びその製造方法 | |
JP2802596B2 (ja) | 板状晶wc含有超硬合金の製造方法 | |
JP2019077930A (ja) | 硬質相分散ニッケル基金属間化合物複合焼結材料、その製造方法およびその材料を用いた耐食耐摩耗部品 | |
RU2532776C1 (ru) | Твердый сплав на основе вольфрама (варианты) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20140220 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20140220 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20140930 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20141028 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20141212 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20150526 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150608 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5771853 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |