JP5805213B2 - Tungsten sintered alloy - Google Patents

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Description

本発明は、一般的にはタングステン焼結合金に関し、特定的には、放射線医療機器、原子炉関連機器等における放射線遮蔽材料に用いられるタングステン焼結合金に関するものである。   The present invention generally relates to a tungsten sintered alloy, and more particularly to a tungsten sintered alloy used as a radiation shielding material in radiological medical equipment, nuclear reactor related equipment, and the like.

放射線遮蔽用材料として、タングステンを主成分とするタングステン基合金材料を用いることは従来から知られている。   The use of a tungsten-based alloy material mainly composed of tungsten as a radiation shielding material has been known.

たとえば、特開平9−71828号公報(以下、特許文献1という)には、タングステン85重量%以上を主成分とし、残部がニッケルと鉄もしくは銅よりなる焼結体に塑性加工を施して、タングステン粒子とニッケルを含むバインダ層とを扁平化するとともに、これら扁平な層が重なり合った層状構造とした放射線遮蔽用タングステン基合金材料が開示されている。このタングステン基合金材料は、成形体を1470℃で焼結することによって得られた焼結体を、合計の加工率が約60%になるように1300℃の加熱温度で圧延加工して、タングステン粒子とバインダ層とを扁平化することによって得られる。   For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 9-71828 (hereinafter referred to as Patent Document 1), a sintered body containing 85% by weight or more of tungsten as a main component and the balance of nickel and iron or copper is subjected to plastic working, A tungsten-based alloy material for radiation shielding, which has a layered structure in which particles and a nickel-containing binder layer are flattened and these flat layers overlap, is disclosed. This tungsten-based alloy material is obtained by rolling a sintered body obtained by sintering a molded body at 1470 ° C. at a heating temperature of 1300 ° C. so that the total processing rate is about 60%. It is obtained by flattening the particles and the binder layer.

また、特開平9−235641号公報には、重量比でタングステンを80〜97%と、ニッケルを2〜15%と、鉄、銅、コバルトのうちの1種または2種以上を総量で1〜10%含有し、厚みが0.3mm以下で、両辺が厚みの200倍以上の寸法をもつタングステン重合金板が開示されている。この重合金板は、原料粉末を混合し、粉末圧延プレスで厚みが0.35mm以下の薄板状に成形した後、非酸化雰囲気中で焼結し、必要に応じて熱間圧延および/または冷間圧延を行い、その後、平坦、平滑化のための仕上げ圧延を行うことによって得られる。   JP-A-9-235641 discloses that tungsten is 80 to 97% by weight, nickel is 2 to 15%, and one or more of iron, copper, and cobalt is 1 to 2 in total. A tungsten polymerized gold plate containing 10%, having a thickness of 0.3 mm or less and having both sides having dimensions of 200 times or more of the thickness is disclosed. This polymer metal plate is prepared by mixing raw material powders, forming a thin plate having a thickness of 0.35 mm or less with a powder rolling press, sintering in a non-oxidizing atmosphere, and performing hot rolling and / or cooling as necessary. It is obtained by carrying out hot rolling and then performing finish rolling for flattening and smoothing.

特開平9−71828号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-71828 特開平9−235641号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-235641

特許文献1に開示されているように、タングステンを85質量%以上含むタングステン焼結合金は、放射線の遮蔽効果を有するため、放射線医療機器、原子炉関連機器等における放射線遮蔽材料として用いられている。このような用途にタングステン焼結合金を用いる場合においては、ある程度以上の広い面積を有する平板状のタングステン焼結合金を作製する必要がある。   As disclosed in Patent Document 1, a tungsten sintered alloy containing 85 mass% or more of tungsten has a radiation shielding effect, and is therefore used as a radiation shielding material in radiological medical equipment, reactor related equipment, and the like. . In the case of using a tungsten sintered alloy for such an application, it is necessary to produce a flat plate-like tungsten sintered alloy having a wide area of a certain extent or more.

しかしながら、従来のタングステン焼結合金では、材料特性としての伸びが十分でないため、プレス加工や鍛造加工によって、複雑な形状を有する平板状の放射線遮蔽部材を成形することができないという問題がある。   However, since the conventional tungsten sintered alloy does not have sufficient elongation as a material property, there is a problem that a flat radiation shielding member having a complicated shape cannot be formed by pressing or forging.

そこで、本発明の目的は、プレス加工や鍛造加工によって複雑な形状に成形することが可能な平板状のタングステン焼結合金を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a flat plate-like tungsten sintered alloy that can be formed into a complicated shape by pressing or forging.

本発明に従ったタングステン焼結合金は、タングステンを85質量%以上98質量%以下、ニッケルを1.4質量%以上11質量%以下、鉄、銅およびコバルトからなる群より選ばれた少なくとも1種を0.6質量%以上6質量%以下、含む平板状のタングステン焼結合金である。当該平板状のタングステン焼結合金の平面方向の伸び率が20%以上である。   The tungsten sintered alloy according to the present invention is at least one selected from the group consisting of 85% to 98% by weight of tungsten, 1.4% to 11% by weight of nickel, iron, copper and cobalt. Is a flat plate-like tungsten sintered alloy containing 0.6 mass% or more and 6 mass% or less. The flat plate-like tungsten sintered alloy has an elongation percentage in the plane direction of 20% or more.

本発明に従ったタングステン焼結合金において、当該平板状のタングステン焼結合金の厚みが1.5mm以下であることが好ましい。   In the tungsten sintered alloy according to the present invention, it is preferable that the flat tungsten sintered alloy has a thickness of 1.5 mm or less.

また、本発明に従ったタングステン焼結合金において、当該平板状のタングステン焼結合金の平板面におけるNi−(Fe、Cu、Co)相の(111)面のX線回折強度比(ここで、(111)面、(100)面、(110)面および(311)面のそれぞれのX線回折強度をI(111)、I(100)、I(110)、I(311)とすると、(111)面のX線回折強度比は[I(111)/{I(111)+I(100)+I(110)+I(311)}]の値である)が0.68以上0.9以下であることが好ましい。   Further, in the tungsten sintered alloy according to the present invention, the X-ray diffraction intensity ratio of the (111) plane of the Ni— (Fe, Cu, Co) phase on the flat plate surface of the flat plate-like tungsten sintered alloy (where, When the X-ray diffraction intensities of the (111) plane, (100) plane, (110) plane, and (311) plane are I (111), I (100), I (110), and I (311), The X-ray diffraction intensity ratio of the (111) plane is [I (111) / {I (111) + I (100) + I (110) + I (311)}]) of 0.68 or more and 0.9 or less. Preferably there is.

本発明によれば、プレス加工や鍛造加工によって複雑な形状に成形することが可能な平板状のタングステン焼結合金を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the flat-plate-shaped tungsten sintered alloy which can be shape | molded in a complicated shape by press work or a forge process can be provided.

本発明の実施例1の作製途中において焼結工程が行われた後の平板状のタングステン焼結合金の断面を示す光学顕微鏡写真である。It is an optical microscope photograph which shows the cross section of the flat-plate-shaped tungsten sintered alloy after a sintering process was performed in the middle of preparation of Example 1 of this invention. 本発明の実施例1の作製途中において歪導入工程と熱処理工程が行われた後の平板状のタングステン焼結合金の断面を示す光学顕微鏡写真である。It is an optical microscope photograph which shows the cross section of the flat-plate-shaped tungsten sintered alloy after the strain introduction process and the heat processing process were performed in the middle of preparation of Example 1 of this invention. 本発明の実施例1で作製された平板状のタングステン焼結合金の断面を示す光学顕微鏡写真である。It is an optical microscope photograph which shows the cross section of the flat tungsten sintered alloy produced in Example 1 of this invention. 本発明の比較例2で作製された平板状のタングステン焼結合金の断面を示す光学顕微鏡写真である。It is an optical microscope photograph which shows the cross section of the flat tungsten sintered alloy produced by the comparative example 2 of this invention. 本発明の実施例と比較例で中間製造物として作製された平板状のタングステン焼結合金において観察された二つの断面を示す模式的な斜視図である。It is a typical perspective view which shows two cross sections observed in the flat-plate-shaped tungsten sintered alloy produced as an intermediate product in the Example and comparative example of this invention. 本発明の実施例1で中間製造物として作製された平板状のタングステン焼結合金において観察された断面部分を示す走査型電子顕微鏡(SEM)写真である。It is a scanning electron microscope (SEM) photograph which shows the cross-sectional part observed in the flat-plate-shaped tungsten sintered alloy produced as an intermediate product in Example 1 of this invention. 本発明の実施例と比較例で中間製造物として作製された平板状のタングステン焼結合金において観察された断面部分にて、測定されるタングステン結晶粒の厚みと長さを模式的に示す図である。The figure which shows typically the thickness and length of the tungsten crystal grain measured in the cross-sectional part observed in the flat-plate-shaped tungsten sintered alloy produced as an intermediate product in the Example and comparative example of this invention. is there. 本発明の実施例と比較例で作製された最終製造物としての平板状のタングステン焼結合金から作製された引張試験片の寸法を示す平面図(A)と側面図(B)である。It is the top view (A) and side view (B) which show the dimension of the tensile test piece produced from the flat-plate-shaped tungsten sintered alloy as the final product produced by the Example and comparative example of this invention.

本発明の中間製造物としての平板状のタングステン焼結合金は、タングステン(W)を85質量%以上98質量%以下、ニッケル(Ni)を1.4質量%以上11質量%以下、鉄(Fe)、銅(Cu)およびコバルト(Co)からなる群より選ばれた少なくとも1種を0.6質量%以上6質量%以下、含む。このタングステン焼結合金は、当該平板状のタングステン焼結合金の平面が延在する方向に沿って延びる扁平な複数のタングステン結晶粒が積層された構造を有する。当該平板状のタングステン焼結合金の平面が延在する方向と直交する厚み方向に沿った第1の断面と、当該平板状のタングステン焼結合金の平面が延在する方向と直交する厚み方向に沿った断面であって第1の断面に直交する第2の断面とにおいて、第1の断面から選択された一定の幅と一定の厚みとからなる第1の断面部分と、第2の断面から選択された一定の幅と一定の厚みとからなる第2の断面部分とで観察された、一定の幅の中心を通りかつ一定の厚み方向に延びる中心線に交差する複数のタングステン結晶粒の平均厚みに対する平均長さの比率が、9以上125以下である。   The flat tungsten sintered alloy as the intermediate product of the present invention is tungsten (W) 85 mass% to 98 mass%, nickel (Ni) 1.4 mass% to 11 mass%, iron (Fe ), At least one selected from the group consisting of copper (Cu) and cobalt (Co) is contained in an amount of 0.6 mass% to 6 mass%. This tungsten sintered alloy has a structure in which a plurality of flat tungsten crystal grains extending along the direction in which the plane of the flat tungsten sintered alloy extends are laminated. A first cross section along a thickness direction orthogonal to a direction in which a plane of the flat tungsten sintered alloy extends, and a thickness direction orthogonal to a direction in which the flat surface of the flat tungsten sintered alloy extends. A first cross-sectional portion having a constant width and a constant thickness selected from the first cross-section, and a second cross-section perpendicular to the first cross-section, and a second cross-section Average of a plurality of tungsten crystal grains intersecting a center line passing through the center of the constant width and extending in the constant thickness direction, observed in the second cross-sectional portion having the selected constant width and constant thickness The ratio of the average length to the thickness is 9 or more and 125 or less.

以上のように構成された中間製造物としての平板状のタングステン焼結合金において、上述のように観察されたタングステン結晶粒の平均厚みに対する平均長さの比率が9以上125以下であることにより、高温度において従来に比べて高い強度を得ることができる。上述のように観察されたタングステン結晶粒の平均厚みに対する平均長さの比率が9未満であれば、高温度において十分に高い強度を得ることができない恐れがある。上述のように観察されたタングステン結晶粒の平均厚みに対する平均長さの比率が125を超えると、割れが生じる恐れがある。   In the plate-like tungsten sintered alloy as the intermediate product configured as described above, the ratio of the average length to the average thickness of the tungsten crystal grains observed as described above is 9 or more and 125 or less. High strength can be obtained at a high temperature as compared with the prior art. If the ratio of the average length to the average thickness of the tungsten crystal grains observed as described above is less than 9, there is a possibility that a sufficiently high strength cannot be obtained at a high temperature. When the ratio of the average length to the average thickness of the tungsten crystal grains observed as described above exceeds 125, there is a possibility that cracking may occur.

上記の比率を実現するためには、上述のように観察されたタングステン結晶粒の平均厚みが2μm以上10μm以下であり、上述のように観察されたタングステン結晶粒の平均長さが30μm以上250μm以下であることが好ましい。タングステン結晶粒の平均厚みを2μm未満にすること、または、平均長さが250μmを超えるようにすることは、困難である。   In order to realize the above ratio, the average thickness of tungsten crystal grains observed as described above is 2 μm or more and 10 μm or less, and the average length of tungsten crystal grains observed as described above is 30 μm or more and 250 μm or less. It is preferable that It is difficult to make the average thickness of the tungsten crystal grains less than 2 μm, or to make the average length exceed 250 μm.

上述のように観察されたタングステン結晶粒の平均厚みが2μm以上3μm以下の場合には、上述のように観察されたタングステン結晶粒の平均長さが30μm以上250μm以下の範囲内になることが好ましく、平均厚みに対する平均長さの比率が10以上125以下であることが好ましい。   When the average thickness of tungsten crystal grains observed as described above is 2 μm or more and 3 μm or less, the average length of tungsten crystal grains observed as described above is preferably in the range of 30 μm or more and 250 μm or less. The ratio of the average length to the average thickness is preferably 10 or more and 125 or less.

また、上述のように観察されたタングステン結晶粒の平均厚みが3μmを超え6μm以下の場合には、高温度において十分に高い強度を得るために、上述のように観察されたタングステン結晶粒の平均長さが54μm以上250μm以下の範囲内になることが好ましく、平均厚みに対する平均長さの比率が9以上84以下であることが好ましい。   In addition, when the average thickness of the tungsten crystal grains observed as described above exceeds 3 μm and is 6 μm or less, the average of the tungsten crystal grains observed as described above is required to obtain a sufficiently high strength at a high temperature. The length is preferably in the range of 54 μm to 250 μm, and the ratio of the average length to the average thickness is preferably 9 to 84.

さらに、上述のように観察されたタングステン結晶粒の平均厚みが6μmを超え10μm以下の場合には、高温度において十分に高い強度を得るために、上述のように観察されたタングステン結晶粒の平均長さが90μm以上250μm以下の範囲内になることが好ましく、平均厚みに対する平均長さの比率が9以上42以下であることが好ましい。   Further, when the average thickness of the tungsten crystal grains observed as described above exceeds 6 μm and is 10 μm or less, the average of the tungsten crystal grains observed as described above is obtained in order to obtain a sufficiently high strength at a high temperature. The length is preferably in the range of 90 μm to 250 μm, and the ratio of the average length to the average thickness is preferably 9 to 42.

なお、当該平板状のタングステン焼結合金の平面方向におけるタングステン結晶粒の形状は、ほぼ円形状、ほぼ楕円形状、ほぼ正方形状、ほぼ長方形状、不定形状等、種々の形状である。   The shape of the tungsten crystal grains in the planar direction of the flat plate-like tungsten sintered alloy has various shapes such as a substantially circular shape, a substantially elliptical shape, a substantially square shape, a substantially rectangular shape, and an indefinite shape.

本発明の中間製造物としての平板状のタングステン焼結合金は、後述される(1)原料準備工程、(2)混合工程、(3)成形工程、(4)焼結工程、(5)歪導入工程、(6)熱処理工程、および、(7)熱間圧延工程を経て製造される。   The flat tungsten sintered alloy as the intermediate product of the present invention includes (1) raw material preparation step, (2) mixing step, (3) forming step, (4) sintering step, and (5) strain described later. It is manufactured through an introduction step, (6) a heat treatment step, and (7) a hot rolling step.

要約すれば、本発明の中間製造物としての平板形状のタングステン焼結合金の製造方法は、タングステンを85質量%以上98質量%以下、ニッケルを1.4質量%以上11質量%以下、鉄、銅およびコバルトからなる群より選ばれた少なくとも1種を0.6質量%以上6質量%以下、含むタングステン焼結合金の製造方法であって、歪みを焼結体に導入し、歪みが導入された焼結体を熱処理した後に、60%以上の圧延加工率で焼結体を熱間圧延することを特徴とする。   In summary, the method for producing a flat plate-shaped tungsten sintered alloy as an intermediate product of the present invention includes tungsten in an amount of 85 to 98% by mass, nickel in an amount of 1.4 to 11% by mass, iron, A method for producing a tungsten sintered alloy containing at least one selected from the group consisting of copper and cobalt in an amount of 0.6 mass% to 6 mass%, wherein strain is introduced into the sintered body and strain is introduced. After the sintered body is heat treated, the sintered body is hot-rolled at a rolling rate of 60% or more.

このようにして製造された平板状のタングステン焼結合金は、上述のように観察されたタングステン結晶粒の平均厚みに対する平均長さの比率が9以上125以下である組織を備えることができ、高温度において従来に比べて高い強度を得ることができる。   The plate-like tungsten sintered alloy thus produced can have a structure in which the ratio of the average length to the average thickness of the tungsten crystal grains observed as described above is 9 or more and 125 or less. Higher strength than conventional can be obtained at temperature.

特に、従来から公知の製造方法(原料粉末の混合工程、成形工程および焼結工程)によって作製された粒径が30〜50μmのタングステン結晶粒を有するタングステン焼結合金(焼結体)に対して、一定の歪みを付与した後に一定の熱処理を施すことにより、タングステン焼結合金中のタングステン結晶粒の粒径をある値以下(5〜20μm)に小さくすることができる。その後、60%以上の圧延加工率で焼結体を熱間圧延することにより、タングステン結晶粒の厚みをある値以下に小さくし、かつ、タングステン結晶粒の長さをある値以上に大きくすることができ、当該平板状のタングステン焼結合金の平面方向に延びる扁平な複数のタングステン結晶粒が積層された構造からなるタングステン焼結合金を得ることができる。これにより、高温度において従来に比べて高い強度を得ることができる。   In particular, for a tungsten sintered alloy (sintered body) having tungsten crystal grains with a grain size of 30 to 50 μm produced by a conventionally known production method (mixing step, forming step and sintering step of raw material powder). By applying a certain heat treatment after applying a certain strain, the grain size of the tungsten crystal grains in the tungsten sintered alloy can be reduced to a certain value or less (5 to 20 μm). Thereafter, the thickness of the tungsten crystal grains is reduced below a certain value and the length of the tungsten crystal grains is increased above a certain value by hot rolling the sintered body at a rolling processing rate of 60% or more. Thus, it is possible to obtain a tungsten sintered alloy having a structure in which a plurality of flat tungsten crystal grains extending in the planar direction of the flat tungsten sintered alloy are stacked. Thereby, the high intensity | strength compared with the former can be acquired at high temperature.

本発明に従った平板状のタングステン焼結合金は、タングステンを85質量%以上98質量%以下、ニッケルを1.4質量%以上11質量%以下、鉄、銅およびコバルトからなる群より選ばれた少なくとも1種を0.6質量%以上6質量%以下、含む。当該平板状のタングステン焼結合金の平面方向の伸び率が20%以上である。   The flat tungsten sintered alloy according to the present invention was selected from the group consisting of 85 mass% to 98 mass% tungsten, 1.4 mass% to 11 mass% nickel, iron, copper and cobalt. At least one kind is contained in an amount of 0.6 mass% to 6 mass%. The flat plate-like tungsten sintered alloy has an elongation percentage in the plane direction of 20% or more.

以上のように構成された平板状のタングステン焼結合金において、当該平板状のタングステン焼結合金の平面方向の伸び率が20%以上であることにより、プレス加工や鍛造加工によって平板状のタングステン焼結合金を複雑な形状に成形することが可能になる。   In the flat plate-like tungsten sintered alloy configured as described above, the flat plate-like tungsten sintered alloy has an elongation percentage in the plane direction of 20% or more. It becomes possible to mold the bond gold into a complicated shape.

当該平板状のタングステン焼結合金の平面方向の伸び率が20%未満であると、従来のタングステン焼結合金と伸び率の差がなく、プレス加工や鍛造加工によって平板状のタングステン焼結合金を複雑な形状に成形することができない恐れがある。なお、当該平板状のタングステン焼結合金の平面方向の伸び率の上限値は45%である。当該平板状のタングステン焼結合金の平面方向の伸び率が45%を超えるものを得ることは困難である。   If the flat plate-like tungsten sintered alloy has an elongation percentage of less than 20%, there is no difference in elongation rate from the conventional tungsten sintered alloy. There is a possibility that it cannot be formed into a complicated shape. The upper limit of the elongation in the plane direction of the flat plate-like tungsten sintered alloy is 45%. It is difficult to obtain a flat tungsten sintered alloy having an elongation percentage in the plane direction exceeding 45%.

本発明に従った平板状のタングステン焼結合金は、後述される(1)原料準備工程、(2)混合工程、(3)成形工程、(4)焼結工程、(5)歪導入工程、(6)熱処理工程、(7)熱間圧延工程、および、(8)熱処理工程を経て製造される。   The flat plate-like tungsten sintered alloy according to the present invention has the following (1) raw material preparation step, (2) mixing step, (3) forming step, (4) sintering step, (5) strain introducing step, (6) It is manufactured through a heat treatment step, (7) a hot rolling step, and (8) a heat treatment step.

要約すれば、本発明に従った平板状のタングステン焼結合金の製造方法は、タングステンを85質量%以上98質量%以下、ニッケルを1.4質量%以上11質量%以下、鉄、銅およびコバルトからなる群より選ばれた少なくとも1種を0.6質量%以上6質量%以下、含むタングステン焼結合金の製造方法であって、歪みを焼結体に導入し、歪みが導入された焼結体を熱処理した後に、60%以上の圧延加工率で焼結体を熱間圧延し、熱間圧延された焼結体をさらに熱処理することを特徴とする。   In summary, the method for producing a flat tungsten sintered alloy according to the present invention includes tungsten in an amount of 85 mass% to 98 mass%, nickel in an amount of 1.4 mass% to 11 mass%, iron, copper, and cobalt. A method for producing a tungsten sintered alloy containing at least one selected from the group consisting of 0.6% by mass and 6% by mass, wherein strain is introduced into the sintered body and the strain is introduced. After the body is heat-treated, the sintered body is hot-rolled at a rolling processing rate of 60% or more, and the hot-rolled sintered body is further heat-treated.

このようにして製造された平板状のタングステン焼結合金は、当該平板状のタングステン焼結合金の平面方向の伸び率を20%以上にすることができ、プレス加工や鍛造加工によって平板状のタングステン焼結合金を複雑な形状に成形することが可能になる。   The flat plate-like tungsten sintered alloy thus manufactured can increase the flat plate-like tungsten sintered alloy in the planar direction by 20% or more, and is flat plate-like tungsten by pressing or forging. It becomes possible to form a sintered alloy into a complicated shape.

特に、本発明に従った平板状のタングステン焼結合金は、本発明の中間製造物としての平板状のタングステン焼結合金をさらに熱処理することによって得られる。この熱処理により、平板状のタングステン焼結合金は、本発明の中間製造物としてのタングステン焼結合金の組織を有しないで、従来の焼結直後のタングステン焼結合金の組織に非常に近い組織を有する。しかし、本発明に従ったタングステン焼結合金では、本発明の中間製造物としてのタングステン焼結合金の組織を経由して従来のタングステン焼結合金の組織に非常に近い組織に戻されることになる。これにより、従来のタングステン焼結合金において伸びの低下の原因となっていた、タングステン結晶粒とバインダ(ニッケル、鉄等)との界面やバインダ中に存在する欠陥がほぼ消滅するので、タングステン結晶粒がバインダ成分中を滑りやすくなる。その結果、本発明に従ったタングステン焼結合金の伸びが向上する。   In particular, the flat tungsten sintered alloy according to the present invention is obtained by further heat-treating the flat tungsten sintered alloy as the intermediate product of the present invention. By this heat treatment, the flat tungsten sintered alloy does not have the structure of the tungsten sintered alloy as the intermediate product of the present invention, but has a structure very close to the structure of the conventional tungsten sintered alloy immediately after sintering. Have. However, in the tungsten sintered alloy according to the present invention, the structure of the tungsten sintered alloy as the intermediate product of the present invention is returned to the structure very close to the structure of the conventional tungsten sintered alloy. . As a result, defects existing in the interface between the tungsten crystal grains and the binder (nickel, iron, etc.) and in the binder, which caused the decrease in elongation in the conventional tungsten sintered alloy, are almost eliminated, so the tungsten crystal grains Becomes slippery in the binder component. As a result, the elongation of the tungsten sintered alloy according to the present invention is improved.

なお、本発明に従った平板状のタングステン焼結合金の厚みが1.5mm以下であることが好ましい。   In addition, it is preferable that the thickness of the flat tungsten sintered alloy according to the present invention is 1.5 mm or less.

また、本発明に従ったタングステン焼結合金において、当該平板状のタングステン焼結合金の平板面におけるNi−(Fe、Cu、Co)相の(111)面のX線回折強度比(ここで、(111)面、(100)面、(110)面および(311)面のそれぞれのX線回折強度をI(111)、I(100)、I(110)、I(311)とすると、(111)面のX線回折強度比は[I(111)/{I(111)+I(100)+I(110)+I(311)}]の値である)が0.68以上0.9以下であることが好ましい。   Further, in the tungsten sintered alloy according to the present invention, the X-ray diffraction intensity ratio of the (111) plane of the Ni— (Fe, Cu, Co) phase on the flat plate surface of the flat plate-like tungsten sintered alloy (where, When the X-ray diffraction intensities of the (111) plane, (100) plane, (110) plane, and (311) plane are I (111), I (100), I (110), and I (311), The X-ray diffraction intensity ratio of the (111) plane is [I (111) / {I (111) + I (100) + I (110) + I (311)}]) of 0.68 or more and 0.9 or less. Preferably there is.

このように本発明の平板状のタングステン焼結合金の平板面におけるNi−(Fe、Cu、Co)相の(111)面のX線回折強度比が高くなる理由とそれによる作用効果は、以下のように説明することができる。上記(7)の熱間圧延工程において、アスペクト比の極めて高いタングステン結晶粒の扁平組織を形成する際に、バインダ相であるNi−(Fe、Cu、Co)相も平面方向に引き延ばされる。これにより、バインダ相であるNi−(Fe、Cu、Co)相において、FCC(面心立方)構造のすべり面である(111)面が平面方向と平行に配向するようになる。その後、上記(8)の熱処理工程後もその影響を受けて、最終製造物としての平板状のタングステン焼結合金において(111)面の配向性が残存した状態になる。このようにバインダ面のすべり面が平面方向と平行に配向していることにより、タングステン結晶粒がバインダ成分中を滑りやすくすることができる。そして、熱処理により、タングステン焼結合金中に存在する欠陥をほぼ消滅させることができるとともに、タングステン焼結合金の平面方向の伸びをさらに向上させることができる。   Thus, the reason why the X-ray diffraction intensity ratio of the (111) plane of the Ni— (Fe, Cu, Co) phase on the flat plate surface of the flat plate-like tungsten sintered alloy of the present invention is high, and the function and effect thereof are as follows. It can be explained as follows. In the hot rolling step (7), when a flat structure of tungsten crystal grains having an extremely high aspect ratio is formed, the Ni— (Fe, Cu, Co) phase that is a binder phase is also elongated in the plane direction. As a result, in the Ni— (Fe, Cu, Co) phase that is the binder phase, the (111) plane that is the slip surface of the FCC (face centered cubic) structure is oriented in parallel to the plane direction. Thereafter, after the heat treatment step (8), the (111) plane orientation remains in the flat tungsten sintered alloy as the final product. Thus, since the sliding surface of the binder surface is oriented parallel to the planar direction, the tungsten crystal grains can be easily slipped in the binder component. Then, the heat treatment can substantially eliminate the defects present in the tungsten sintered alloy, and can further improve the planar elongation of the tungsten sintered alloy.

従来のタングステン焼結合金では、反りや歪みが生じるため、焼結直後に薄い平板を形成することは困難である。また、従来のタングステン焼結合金に圧延加工率が60%以上の圧延加工を施すと、割れ等が生じるため、薄い平板を得るためには最終的に研削や研磨を施す必要がある。これにより、製造コストが高くなるという問題がある。   In conventional tungsten sintered alloys, warping and distortion occur, and it is difficult to form a thin flat plate immediately after sintering. In addition, when a conventional tungsten sintered alloy is subjected to a rolling process with a rolling rate of 60% or more, cracks and the like are generated. Therefore, in order to obtain a thin flat plate, it is necessary to finally perform grinding and polishing. Thereby, there exists a problem that manufacturing cost becomes high.

これに対して、本発明に従ったタングステン焼結合金の製造方法では、歪みを焼結体に導入し、歪みが導入された焼結体を熱処理した後に熱間圧延加工が行われるので、60%以上の圧延加工率で焼結体を熱間圧延することができる。これにより、厚みが1.5mm以下の平板状のタングステン焼結合金を形成することができる。したがって、本発明の製造方法では、薄い平板を得るのに特に有利であり、製造コストを低くすることができる。   On the other hand, in the method for producing a tungsten sintered alloy according to the present invention, strain is introduced into the sintered body, and the sintered body into which the strain has been introduced is subjected to a heat rolling process after heat treatment. The sintered body can be hot-rolled at a rolling rate of at least%. Thereby, a flat tungsten sintered alloy having a thickness of 1.5 mm or less can be formed. Therefore, the manufacturing method of the present invention is particularly advantageous for obtaining a thin flat plate, and the manufacturing cost can be reduced.

特に、本発明に従ったタングステン焼結合金の製造方法では、熱間圧延加工後にさらに熱処理が施されるので、伸びを高めることができる。このため、得られた平板状のタングステン焼結合金を圧延加工等でさらに薄板にすることができる。本発明に従った平板状のタングステン焼結合金の厚みの下限値としては、0.05mmである。平板状のタングステン焼結合金の厚みを0.05mm未満にすることは困難である。   In particular, in the method for producing a tungsten sintered alloy according to the present invention, since the heat treatment is further performed after the hot rolling process, the elongation can be increased. For this reason, the obtained flat plate-like tungsten sintered alloy can be further thinned by rolling or the like. The lower limit of the thickness of the flat tungsten sintered alloy according to the present invention is 0.05 mm. It is difficult to make the thickness of the flat tungsten sintered alloy less than 0.05 mm.

また、本発明に従ったタングステン焼結合金は、本発明の作用効果を損なわない限度において、ニッケル(Ni)、鉄(Fe)、銅(Cu)、コバルト(Co)以外の他の元素を含んでいてもよく、たとえば、マンガン(Mn)、モリブデン(Mo)、シリコン(Si)、レニウム(Re)、クロム(Cr)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)等の元素を0質量%以上2質量%以下含んでいてもよい。   In addition, the tungsten sintered alloy according to the present invention contains elements other than nickel (Ni), iron (Fe), copper (Cu), and cobalt (Co) as long as the effects of the present invention are not impaired. For example, manganese (Mn), molybdenum (Mo), silicon (Si), rhenium (Re), chromium (Cr), titanium (Ti), vanadium (V), niobium (Nb), tantalum (Ta ) And the like may be contained in an amount of 0% by mass to 2% by mass.

以下、本発明の平板状のタングステン焼結合金の製造方法について説明する。   Hereinafter, the manufacturing method of the flat tungsten sintered alloy of this invention is demonstrated.

(1)原料準備工程
タングステン粉末と、ニッケル粉末と、鉄、銅およびコバルトからなる群より選ばれた少なくとも1種の金属粉末とを準備する。原料は、タングステン粉末を85質量%以上98質量%以下、ニッケル粉末を1.4質量%以上11質量%以下、鉄、銅およびコバルトからなる群より選ばれた少なくとも1種の金属粉末を0.6質量%以上6質量%以下の配合割合で含むように原料を準備する。
(1) Raw material preparation step Tungsten powder, nickel powder, and at least one metal powder selected from the group consisting of iron, copper, and cobalt are prepared. The raw material is tungsten powder of 85% by mass to 98% by mass, nickel powder of 1.4% by mass to 11% by mass, and at least one metal powder selected from the group consisting of iron, copper and cobalt is 0.00. The raw material is prepared so as to be included at a blending ratio of 6% by mass or more and 6% by mass or less.

タングステン粉末の配合割合が85質量%未満であると、得られるタングステン焼結合金の強度が十分でない恐れがある。タングステン粉末の配合割合が98質量%を超えると、バインダ成分が不足し、得られるタングステン焼結合金が圧延工程で割れてしまう恐れがある。   If the blending ratio of the tungsten powder is less than 85% by mass, the strength of the obtained tungsten sintered alloy may not be sufficient. When the blending ratio of the tungsten powder exceeds 98% by mass, the binder component is insufficient, and the obtained tungsten sintered alloy may be cracked in the rolling process.

ニッケル粉末の配合割合が1.4質量%未満であると、得られるタングステン焼結合金が圧延工程で割れてしまう恐れがある。ニッケル粉末の配合割合が11質量%を超えると、得られるタングステン焼結合金の強度が十分でない恐れがある。   When the blending ratio of the nickel powder is less than 1.4% by mass, the obtained tungsten sintered alloy may be cracked in the rolling process. If the blending ratio of the nickel powder exceeds 11% by mass, the strength of the obtained tungsten sintered alloy may not be sufficient.

鉄、銅およびコバルトは焼結助剤としての働きをする。鉄、銅およびコバルトからなる群より選ばれた少なくとも1種の金属粉末の配合割合が0.6質量%未満であると、緻密な焼結体が得られないため、得られるタングステン焼結合金が圧延工程で割れてしまう恐れがある。上記の金属粉末の配合割合が6質量%を超えると、バインダ成分を過度に硬化させるため、得られるタングステン焼結合金自体の靭性を低下させる恐れがある。   Iron, copper and cobalt act as sintering aids. If the blending ratio of at least one metal powder selected from the group consisting of iron, copper and cobalt is less than 0.6% by mass, a dense sintered body cannot be obtained. There is a risk of cracking in the rolling process. When the blending ratio of the above metal powder exceeds 6% by mass, the binder component is excessively cured, so that the toughness of the obtained tungsten sintered alloy itself may be lowered.

タングステン粉末、ニッケル粉末および上記の金属粉末のそれぞれの平均粒径は、1μm以上10μm以下であることが好ましい。これらの粉末のそれぞれの平均粒径が1μm未満であると、製造コストが増大する恐れがある。これらの粉末のそれぞれの平均粒径が10μmを超えると、得られるタングステン焼結合金に空隙ができやすくなるため、タングステン焼結合金が圧延工程で割れてしまう恐れがある。   The average particle size of each of the tungsten powder, the nickel powder, and the metal powder is preferably 1 μm or more and 10 μm or less. If the average particle size of each of these powders is less than 1 μm, the production cost may increase. When the average particle diameter of each of these powders exceeds 10 μm, voids are easily formed in the obtained tungsten sintered alloy, and the tungsten sintered alloy may be cracked in the rolling process.

(2)混合工程
上記で準備したタングステン粉末と、ニッケル粉末と、鉄、銅およびコバルトからなる群より選ばれた少なくとも1種の金属粉末とを混合して混合物を得る。混合は、レディゲミキサー、アトライター、ボールミル等を用いて行うことができる。混合時に溶媒とバインダを原料粉末に添加してもよい。バインダとしては、カンファ、メルボール、ステアリン酸、パラフィン等を用いることができる。溶媒としては、エタノール、メタノール、アセトン等を用いることができる。
(2) Mixing step The tungsten powder prepared above, nickel powder, and at least one metal powder selected from the group consisting of iron, copper and cobalt are mixed to obtain a mixture. Mixing can be performed using a Redige mixer, an attritor, a ball mill, or the like. A solvent and a binder may be added to the raw material powder during mixing. As the binder, camphor, melball, stearic acid, paraffin or the like can be used. As the solvent, ethanol, methanol, acetone or the like can be used.

(3)成形工程
上記で得られた混合物に圧力を加えて成形して成形体を得る。冷間等方圧プレス(CIP)、ドライCIP、機械プレス等を用いて混合物に圧力を加える。成形時に加えられる圧力は、49MPa以上294MPa未満であることが好ましい。圧力が49MPa未満であると、成形体を得ることができない恐れがあり、成形体を得ることができても成形体のハンドリングや後工程で成形体が破損する恐れがある。圧力を294MPa以上に高くしても問題がないが、成形体を得るための作用を増大させることはない。
(3) Molding step Pressure is applied to the mixture obtained above to mold it to obtain a molded body. Pressure is applied to the mixture using a cold isostatic press (CIP), dry CIP, mechanical press or the like. The pressure applied during molding is preferably 49 MPa or more and less than 294 MPa. If the pressure is less than 49 MPa, the molded body may not be obtained, and even if the molded body can be obtained, the molded body may be damaged in handling of the molded body or in a subsequent process. There is no problem even if the pressure is increased to 294 MPa or more, but the action for obtaining the molded body is not increased.

(4)焼結工程
上記で得られた成形体を焼結して焼結体を得る。成形体を焼結するための雰囲気としては、水素ガス、真空、または、不活性ガスの雰囲気を用いることができる。成形体を収容する焼結炉としては、バッチ炉、連続プッシャー炉等を用いることができる。
(4) Sintering step The molded body obtained above is sintered to obtain a sintered body. As an atmosphere for sintering the compact, an atmosphere of hydrogen gas, vacuum, or inert gas can be used. A batch furnace, a continuous pusher furnace, or the like can be used as a sintering furnace that accommodates the compact.

焼結温度は1200℃以上1550℃以下であることが好ましい。焼結温度が1200℃未満であると、緻密な焼結体が得られないため、得られるタングステン焼結合金が圧延工程で割れる恐れがある。焼結温度が1550℃を超えると、焼結体が溶融してしまう恐れがある。   The sintering temperature is preferably 1200 ° C. or higher and 1550 ° C. or lower. If the sintering temperature is less than 1200 ° C., a dense sintered body cannot be obtained, so that the obtained tungsten sintered alloy may break in the rolling process. If the sintering temperature exceeds 1550 ° C, the sintered body may be melted.

焼結の時間は、最高の焼結温度のときに10分間以上300分間以下であることが好ましい。焼結の時間が10分間未満であると、緻密な焼結体が得られないため、得られるタングステン焼結合金が圧延工程で割れる恐れがある。焼結の時間が300分間を超えると、タングステン結晶粒が粗大化しすぎるため、後工程でタングステン結晶粒が十分に微細化され得ない恐れがある。   The sintering time is preferably 10 minutes or more and 300 minutes or less at the maximum sintering temperature. If the sintering time is less than 10 minutes, a dense sintered body cannot be obtained, so that the obtained tungsten sintered alloy may break in the rolling process. If the sintering time exceeds 300 minutes, the tungsten crystal grains become too coarse, and there is a possibility that the tungsten crystal grains cannot be sufficiently refined in the subsequent process.

なお、熱間等方圧プレス(HIP)を用いて、成形工程と焼結工程とを同時に行ってもよい。その場合、雰囲気としては、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガスを用いることができる。   In addition, you may perform a formation process and a sintering process simultaneously using a hot isostatic press (HIP). In that case, an inert gas such as nitrogen gas or argon gas can be used as the atmosphere.

圧力は、500MPa以上1500MPa以下であることが好ましい。圧力が500MPa未満であると、緻密な焼結体が得られないため、得られるタングステン焼結合金が圧延工程で割れる恐れがある。圧力が1500MPaを超えても問題がないが、焼結体を得るための作用を増大させることはない。   The pressure is preferably 500 MPa or more and 1500 MPa or less. If the pressure is less than 500 MPa, a dense sintered body cannot be obtained, so that the obtained tungsten sintered alloy may break in the rolling process. There is no problem even if the pressure exceeds 1500 MPa, but the action for obtaining the sintered body is not increased.

温度は1200℃以上1550℃以下であることが好ましい。温度が1200℃未満であると、緻密な焼結体が得られないため、得られるタングステン焼結合金が圧延工程で割れる恐れがある。温度が1550℃を超えると、焼結体が溶融してしまう恐れがある。   The temperature is preferably 1200 ° C. or higher and 1550 ° C. or lower. If the temperature is less than 1200 ° C., a dense sintered body cannot be obtained, so that the obtained tungsten sintered alloy may break in the rolling process. If the temperature exceeds 1550 ° C, the sintered body may be melted.

(5)歪導入工程
上記で得られた焼結体(タングステン焼結合金)に歪みを導入する。たとえば、平板状の焼結体を厚み方向に20%以上50%以下の変形率で変形させることによって、焼結体に歪みを導入することが好ましい。変形率が20%未満であると、焼結体に導入される歪みの量が不十分であるため、後工程で熱処理を行っても微細な結晶粒を形成することができない恐れがある。変形率が50%を超えると、焼結体が割れてしまう恐れがある。
(5) Strain introduction step Strain is introduced into the sintered body (tungsten sintered alloy) obtained above. For example, it is preferable to introduce strain into the sintered body by deforming the flat sintered body in the thickness direction at a deformation rate of 20% to 50%. If the deformation rate is less than 20%, the amount of strain introduced into the sintered body is insufficient, so that fine crystal grains may not be formed even if heat treatment is performed in a subsequent process. If the deformation rate exceeds 50%, the sintered body may be broken.

歪導入時の焼結体の温度は、0℃以上600℃以下であることが好ましい。温度が0℃未満であると、焼結体が硬くなるため、割れる恐れがある。温度が600℃を超えると、導入された歪みが解放されるため、後工程で熱処理を施しても微細な結晶粒を形成できない恐れがある。   The temperature of the sintered body at the time of introducing strain is preferably 0 ° C. or higher and 600 ° C. or lower. If the temperature is less than 0 ° C., the sintered body becomes hard and may crack. When the temperature exceeds 600 ° C., the introduced strain is released, so that fine crystal grains may not be formed even if heat treatment is performed in a later step.

なお、焼結体に歪みを導入させる方法としては、鍛造加工、機械プレス加工、冷間圧延加工等で焼結体を変形させることによって行うことができる。   In addition, as a method of introducing strain into the sintered body, it can be performed by deforming the sintered body by forging, mechanical pressing, cold rolling or the like.

(6)熱処理工程
上記で歪みが導入された焼結体(タングステン焼結合金)を熱処理する。この熱処理により、焼結体に導入された歪みを適度に回復させて、タングステン結晶粒を微細化する。
(6) Heat treatment step The sintered body (tungsten sintered alloy) in which strain is introduced as described above is heat treated. By this heat treatment, the strain introduced into the sintered body is appropriately recovered and the tungsten crystal grains are refined.

焼結体を熱処理するための雰囲気としては、真空、水素ガス、窒素ガス、アルゴンガス、または、一酸化炭素ガスの雰囲気を用いることができる。   As an atmosphere for heat-treating the sintered body, an atmosphere of vacuum, hydrogen gas, nitrogen gas, argon gas, or carbon monoxide gas can be used.

熱処理の温度は、900℃以上1400℃以下であることが好ましい。熱処理の温度が900℃未満であると、歪みの回復が不十分でタングステン結晶粒が微細化されないため、その後の熱間圧延工程で焼結体が割れる恐れがある。熱処理の温度が1400℃を超えると、歪みが完全に回復されてタングステン結晶粒が粗大化するため、その後の熱間圧延工程で焼結体が割れる恐れがある。   The temperature of the heat treatment is preferably 900 ° C. or higher and 1400 ° C. or lower. If the temperature of the heat treatment is less than 900 ° C., the recovery of strain is insufficient and the tungsten crystal grains are not refined, so that the sintered body may break in the subsequent hot rolling process. When the temperature of the heat treatment exceeds 1400 ° C., the distortion is completely recovered and the tungsten crystal grains are coarsened, so that the sintered body may be broken in the subsequent hot rolling process.

熱処理の時間は、20分間以上5時間以下であることが好ましい。熱処理の時間が20分間未満であると、歪みの回復が不十分でタングステン結晶粒が微細化されないため、その後の熱間圧延工程で焼結体が割れる恐れがある。熱処理の時間が5時間を超えると、歪みが完全に回復されてタングステン結晶粒が粗大化するため、その後の熱間圧延工程で焼結体が割れる恐れがある。   The heat treatment time is preferably 20 minutes or more and 5 hours or less. When the heat treatment time is less than 20 minutes, the recovery of strain is insufficient and the tungsten crystal grains are not refined, so that the sintered body may break in the subsequent hot rolling process. If the heat treatment time exceeds 5 hours, the distortion is completely recovered and the tungsten crystal grains are coarsened, so that the sintered body may be broken in the subsequent hot rolling process.

なお、熱処理後のタングステン焼結合金におけるタングステン結晶粒の平均粒径は、5μm以上20μm以下であることが好ましい。タングステン結晶粒の平均粒径を5μm未満にすることは困難である。タングステン結晶粒の平均粒径が20μmを超えると、その後の熱間圧延工程で焼結体が割れる恐れがある。   The average grain size of the tungsten crystal grains in the sintered tungsten alloy after the heat treatment is preferably 5 μm or more and 20 μm or less. It is difficult to make the average grain size of tungsten crystal grains less than 5 μm. If the average grain size of the tungsten crystal grains exceeds 20 μm, the sintered body may break in the subsequent hot rolling process.

(7)熱間圧延工程
上記で熱処理された焼結体(タングステン焼結合金)を加熱した状態で、60%以上の圧延加工率で圧延加工する。焼結体を加熱するための雰囲気としては、水素ガス、窒素ガス、アルゴンガス等の雰囲気を用いることができる。
(7) Hot rolling step In the state where the sintered body (tungsten sintered alloy) heat-treated as described above is heated, it is rolled at a rolling rate of 60% or more. As an atmosphere for heating the sintered body, an atmosphere of hydrogen gas, nitrogen gas, argon gas, or the like can be used.

圧延加工の温度は、800℃以上1400℃以下であることが好ましい。圧延加工の温度が800℃未満であると、圧延機に加えられる負荷が大きくなり、圧延加工することができない、または、焼結体が割れる恐れがある。圧延加工の温度が1400℃を超えると、タングステン結晶粒が粗大化するため、圧延加工すると焼結体が割れる恐れがある。   The rolling temperature is preferably 800 ° C. or higher and 1400 ° C. or lower. If the temperature of the rolling process is less than 800 ° C., the load applied to the rolling mill increases, and the rolling process cannot be performed or the sintered body may be broken. If the temperature of the rolling process exceeds 1400 ° C., the tungsten crystal grains are coarsened.

一回の圧延加工率は、5%以上30%以下であることが好ましい。一回の圧延加工率が5%未満では、合計で60%以上の圧延加工率にするための圧延回数が増大し、製造コストが高くなる。一回の圧延加工率が30%を超えると、圧延機に加えられる負荷が大きくなり、圧延加工することができない、または、焼結体が割れる恐れがある。   It is preferable that the rolling process rate per time is 5% or more and 30% or less. If the rolling process rate of one time is less than 5%, the number of rolling operations for making the rolling process rate 60% or more in total increases, and the manufacturing cost increases. When the rolling processing rate of one time exceeds 30%, the load applied to the rolling mill increases, and rolling processing cannot be performed or the sintered body may be broken.

合計の圧延加工率は、60%以上95%以下であることが好ましい。合計の圧延加工率が60%未満であると、タングステン結晶粒が扁平な粒子にならないため、高温度におけるタングステン焼結合金の強度が十分に高くならない恐れがある。合計の圧延加工率が95%を超えると、圧延加工により焼結体が割れる恐れがある。   The total rolling ratio is preferably 60% or more and 95% or less. If the total rolling ratio is less than 60%, the tungsten crystal grains do not become flat particles, so that the strength of the tungsten sintered alloy at a high temperature may not be sufficiently increased. If the total rolling ratio exceeds 95%, the sintered body may be broken by rolling.

なお、従来のタングステン焼結合金に対して(5)歪導入工程と(6)熱処理工程とを行わずに、焼結直後のタングステン焼結合金に対して(7)熱間圧延工程を行っても、60%程度の圧延加工率で圧延することが限界である。たとえば、100mm×100mm程度以上の平面を有する平板状のタングステン焼結合金に対して熱間圧延工程を行っても、厚みが2mm程度のタングステン焼結合金しか得られない。   In addition, (5) Strain introduction process and (6) Heat treatment process are not performed on the conventional tungsten sintered alloy, and (7) Hot rolling process is performed on the tungsten sintered alloy immediately after sintering. However, rolling at a rolling rate of about 60% is the limit. For example, even if a hot rolling process is performed on a flat plate-like tungsten sintered alloy having a plane of about 100 mm × 100 mm or more, only a tungsten sintered alloy having a thickness of about 2 mm can be obtained.

これに対して、本発明では、(4)焼結工程で得られた焼結体(タングステン焼結合金)に対して、(5)歪導入工程と(6)熱処理工程とを行った後に(7)熱間圧延工程を行うことにより、60%以上95%以下の圧延加工率で圧延することができ、厚みが1.5mm以下の中間製造物としての平板状のタングステン焼結合金を製造することができる。なお、本発明の中間製造物としてのタングステン焼結合金の厚みの下限値は0.5mmである。厚みが0.5mm未満のタングステン焼結合金を得ることは、(5)歪導入工程と(6)熱処理工程とを行った後に(7)熱間圧延工程を行っても困難である。   In contrast, in the present invention, after (5) the strain introduction step and (6) the heat treatment step are performed on the sintered body (tungsten sintered alloy) obtained in the (4) sintering step ( 7) By performing a hot rolling process, it is possible to perform rolling at a rolling processing rate of 60% or more and 95% or less, and to produce a flat tungsten sintered alloy as an intermediate product having a thickness of 1.5 mm or less. be able to. In addition, the lower limit of the thickness of the tungsten sintered alloy as the intermediate product of the present invention is 0.5 mm. Obtaining a tungsten sintered alloy having a thickness of less than 0.5 mm is difficult even if (7) the hot rolling step is performed after the (5) strain introducing step and the (6) heat treatment step.

(8)熱処理工程
上記で熱間圧延加工された焼結体(タングステン焼結合金)を熱処理する。この熱処理により、タングステン結晶粒とバインダとの界面やバインダ中に存在する欠陥をほぼ消滅させることができ、タングステン結晶粒がバインダ成分中を滑りやすくなる。その結果、タングステン焼結合金の伸びが向上する。
(8) Heat treatment step The sintered body (tungsten sintered alloy) hot-rolled as described above is heat treated. By this heat treatment, the defects present in the interface between the tungsten crystal grains and the binder and in the binder can be almost eliminated, and the tungsten crystal grains easily slip in the binder component. As a result, the elongation of the tungsten sintered alloy is improved.

熱間圧延加工された焼結体を熱処理するための雰囲気としては、真空、水素ガス、または、不活性ガスの雰囲気を用いることができる。熱処理するための炉としては、バッチ炉、連続プッシャー炉を用いることができる。   As an atmosphere for heat-treating the hot-rolled sintered body, an atmosphere of vacuum, hydrogen gas, or inert gas can be used. As a furnace for heat treatment, a batch furnace or a continuous pusher furnace can be used.

熱処理の温度は、1300℃以上1550℃以下であることが好ましい。熱処理の温度が1300℃未満であると、タングステン結晶粒の粗大化が不十分で、冷間での加工性が向上しない恐れがある。熱処理の温度が1550℃を超えると、焼結体が溶融してしまう恐れがある。   The heat treatment temperature is preferably 1300 ° C. or higher and 1550 ° C. or lower. If the temperature of the heat treatment is lower than 1300 ° C., the coarsening of the tungsten crystal grains is insufficient, and the cold workability may not be improved. If the temperature of the heat treatment exceeds 1550 ° C., the sintered body may be melted.

熱処理の時間は、10分間以上5時間以下であることが好ましい。熱処理の時間が10分間未満であると、タングステン結晶粒の粗大化が不十分で、冷間での加工性が向上しない恐れがある。熱処理の時間が5時間を超えると、タングステン結晶粒が粗大化して加工性が低下するため、複雑な形状に加工する際に焼結体が割れてしまう恐れがある。   The heat treatment time is preferably 10 minutes or more and 5 hours or less. If the heat treatment time is less than 10 minutes, the tungsten crystal grains are not sufficiently coarsened, and the cold workability may not be improved. If the heat treatment time exceeds 5 hours, the tungsten crystal grains become coarse and the workability deteriorates, so that the sintered body may be cracked when processing into a complicated shape.

なお、熱処理後のタングステン焼結合金におけるタングステン結晶粒の平均粒径は、20μm以上60μm以下であることが好ましい。タングステン結晶粒の平均粒径が20μm未満であると、熱処理による効果が不十分で、高い伸び率が得られず、冷間での加工性が向上しない恐れがある。タングステン結晶粒の平均粒径が60μmを超えると、タングステン結晶粒が粗大化して加工性が低下するため、複雑な形状に加工する際に焼結体が割れてしまう恐れがある。   The average grain size of the tungsten crystal grains in the sintered tungsten alloy after the heat treatment is preferably 20 μm or more and 60 μm or less. If the average grain size of the tungsten crystal grains is less than 20 μm, the effect of the heat treatment is insufficient, a high elongation cannot be obtained, and cold workability may not be improved. If the average grain size of the tungsten crystal grains exceeds 60 μm, the tungsten crystal grains are coarsened and the workability is lowered, so that the sintered body may be cracked when processing into a complicated shape.

以下、上述の実施形態の効果を確認するために平板状のタングステン焼結合金を作製した本発明の実施例1〜29と比較例1〜13について以下に説明する。   Hereinafter, Examples 1 to 29 and Comparative Examples 1 to 13 of the present invention in which a flat plate-like tungsten sintered alloy was produced in order to confirm the effects of the above-described embodiment will be described below.

(実施例1)
本実施例では、上述の本発明の中間製造物としての平板状のタングステン焼結合金を作製した。すなわち、上記の(1)〜(7)の工程を行うことによって平板状のタングステン焼結合金を作製した。
(Example 1)
In this example, a flat plate-like tungsten sintered alloy as an intermediate product of the present invention described above was produced. That is, a flat tungsten sintered alloy was produced by performing the above steps (1) to (7).

まず、平均粒径が3μmのタングステン粉末を95質量%、平均粒径が4μmのニッケル粉末を3.5質量%、平均粒径が3μmの鉄粉末を1.5質量%の配合割合で含むように準備した((1)原料準備工程)。   First, 95% by mass of tungsten powder having an average particle size of 3 μm, 3.5% by mass of nickel powder having an average particle size of 4 μm, and 1.5% by mass of iron powder having an average particle size of 3 μm are included. ((1) Raw material preparation step).

次に、上記で準備されたタングステン粉末とニッケル粉末と鉄粉末とを、レディゲミキサーを用いて混合して混合物を得た((2)混合工程)。   Next, the tungsten powder, nickel powder, and iron powder prepared above were mixed using a Redige mixer to obtain a mixture ((2) mixing step).

そして、上記で得られた混合物に、冷間等方圧プレス(CIP)を用いて196MPaの圧力を加えて成形して成形体を得た((3)成形工程)。得られた成形体の寸法は、176mm×176mm×8.2mmであった。   Then, the mixture obtained above was molded by applying a pressure of 196 MPa using a cold isostatic press (CIP) to obtain a molded body ((3) molding step). The dimension of the obtained molded body was 176 mm × 176 mm × 8.2 mm.

さらに、上記で得られた成形体を、水素ガス雰囲気炉内にて1460℃の温度で80分間焼結して焼結体を得た((4)焼結工程)。得られた焼結体の寸法は、150mm×150mm×7mmであった。   Furthermore, the molded body obtained above was sintered at a temperature of 1460 ° C. for 80 minutes in a hydrogen gas atmosphere furnace to obtain a sintered body ((4) sintering step). The size of the obtained sintered body was 150 mm × 150 mm × 7 mm.

以上のようにして得られた平板状のタングステン焼結合金の断面を観察した光学顕微鏡写真を図1に示す。   The optical microscope photograph which observed the cross section of the flat-plate-like tungsten sintered alloy obtained as mentioned above is shown in FIG.

その後、得られた平板状のタングステン焼結合金を、25℃の温度にて鍛造機を用いて、厚み方向に30%の変形率で変形させることによって、タングステン焼結合金に歪みを導入した((5)歪導入工程)。歪導入後の平板状のタングステン焼結合金の寸法は、177mm×177mm×5mmであった。   Thereafter, the obtained flat plate-like tungsten sintered alloy was deformed at a deformation rate of 30% in the thickness direction using a forging machine at a temperature of 25 ° C., thereby introducing strain into the tungsten sintered alloy ( (5) Strain introduction step). The dimension of the flat plate-like tungsten sintered alloy after introduction of strain was 177 mm × 177 mm × 5 mm.

歪みが導入された平板状のタングステン焼結合金を、真空炉内にて1200℃の温度で3時間熱処理した((6)熱処理工程)。   The flat plate-like tungsten sintered alloy into which strain was introduced was heat-treated in a vacuum furnace at a temperature of 1200 ° C. for 3 hours ((6) heat treatment step).

以上のようにして得られた平板状のタングステン焼結合金の断面を観察した光学顕微鏡写真を図2に示す。図2に示すようにタングステン結晶粒が微細化されて、平均粒径が10μm程度であることがわかる。   The optical microscope photograph which observed the cross section of the flat-plate-like tungsten sintered alloy obtained as mentioned above is shown in FIG. As shown in FIG. 2, it can be seen that the tungsten crystal grains are refined and the average grain size is about 10 μm.

最後に、熱処理された平板状のタングステン焼結合金の試料を、水素ガス雰囲気炉にて1100℃の温度に加熱した後、試料を炉から取り出して即座に10%程度の圧延加工率で圧延加工し、その圧延加工を繰り返して、合計の圧延加工率が80%になるまで圧延加工を行った((7)熱間圧延工程)。熱間圧延加工後の平板状のタングステン焼結合金の寸法は、100mm×1070mm×1mmであった。   Finally, after heating the heat-treated plate-like tungsten sintered alloy sample to a temperature of 1100 ° C. in a hydrogen gas atmosphere furnace, the sample is taken out of the furnace and immediately rolled at a rolling rate of about 10%. The rolling process was repeated until the total rolling ratio reached 80% ((7) hot rolling process). The dimension of the flat tungsten sintered alloy after hot rolling was 100 mm × 1070 mm × 1 mm.

このようにして、本発明の中間製造物としての平板状のタングステン焼結合金を作製した。   In this way, a flat plate-like tungsten sintered alloy was produced as an intermediate product of the present invention.

得られた中間製造物としての平板状のタングステン焼結合金を、真空炉内にて1450℃の温度で60分間熱処理した((8)熱処理工程)。   The obtained flat plate-like tungsten sintered alloy as an intermediate product was heat-treated in a vacuum furnace at a temperature of 1450 ° C. for 60 minutes ((8) heat treatment step).

以上のようにして得られた最終製造物としての平板状のタングステン焼結合金の断面を観察した光学顕微鏡写真を図3に示す。図3に示すようにタングステン結晶粒が粗大化されて、平均粒径が35μm程度であることがわかる。   The optical microscope photograph which observed the cross section of the flat-plate-shaped tungsten sintered alloy as the final product obtained as mentioned above is shown in FIG. As shown in FIG. 3, it can be seen that the tungsten crystal grains are coarsened and the average grain size is about 35 μm.

(実施例2)
熱間圧延工程後の熱処理工程において熱処理温度を1300℃にしたこと以外は、実施例1と同様にして、厚みが1.0mmの平板状のタングステン焼結合金を作製した。なお、実施例1と同様にして、最終製造物としての平板状のタングステン焼結合金の断面を光学顕微鏡で観察したところ、タングステン結晶粒の平均粒径は21μm程度であった。
(Example 2)
A flat plate-like tungsten sintered alloy having a thickness of 1.0 mm was produced in the same manner as in Example 1 except that the heat treatment temperature was 1300 ° C. in the heat treatment step after the hot rolling step. In addition, when the cross section of the flat tungsten sintered alloy as the final product was observed with an optical microscope in the same manner as in Example 1, the average grain size of the tungsten crystal grains was about 21 μm.

(実施例3)
熱間圧延工程後の熱処理工程において熱処理温度を1550℃にしたこと以外は、実施例1と同様にして、厚みが1.0mmの平板状のタングステン焼結合金を作製した。なお、実施例1と同様にして、最終製造物としての平板状のタングステン焼結合金の断面を光学顕微鏡で観察したところ、タングステン結晶粒の平均粒径は43μm程度であった。
Example 3
A flat plate-like tungsten sintered alloy having a thickness of 1.0 mm was produced in the same manner as in Example 1 except that the heat treatment temperature was changed to 1550 ° C. in the heat treatment step after the hot rolling step. In addition, when the cross section of the flat plate-like tungsten sintered alloy as the final product was observed with an optical microscope in the same manner as in Example 1, the average grain size of the tungsten crystal grains was about 43 μm.

(実施例4)
熱間圧延工程後の熱処理工程において熱処理時間を10分間にしたこと以外は、実施例1と同様にして、厚みが1.0mmの平板状のタングステン焼結合金を作製した。なお、実施例1と同様にして、最終製造物としての平板状のタングステン焼結合金の断面を光学顕微鏡で観察したところ、タングステン結晶粒の平均粒径は25μm程度であった。
Example 4
A flat plate-like tungsten sintered alloy having a thickness of 1.0 mm was produced in the same manner as in Example 1 except that the heat treatment time was 10 minutes in the heat treatment step after the hot rolling step. In addition, when the cross section of the flat tungsten sintered alloy as the final product was observed with an optical microscope in the same manner as in Example 1, the average grain size of the tungsten crystal grains was about 25 μm.

(実施例5)
熱間圧延工程後の熱処理工程において熱処理時間を3時間にしたこと以外は、実施例1と同様にして、厚みが1.0mmの平板状のタングステン焼結合金を作製した。なお、実施例1と同様にして、最終製造物としての平板状のタングステン焼結合金の断面を光学顕微鏡で観察したところ、タングステン結晶粒の平均粒径は39μm程度であった。
(Example 5)
A flat plate-like tungsten sintered alloy having a thickness of 1.0 mm was produced in the same manner as in Example 1 except that the heat treatment time was 3 hours in the heat treatment step after the hot rolling step. In addition, when the cross section of the flat tungsten sintered alloy as the final product was observed with an optical microscope in the same manner as in Example 1, the average grain size of the tungsten crystal grains was about 39 μm.

(実施例6)
熱間圧延工程後の熱処理工程において熱処理時間を5時間にしたこと以外は、実施例1と同様にして、厚みが1.0mmの平板状のタングステン焼結合金を作製した。なお、実施例1と同様にして、最終製造物としての平板状のタングステン焼結合金の断面を光学顕微鏡で観察したところ、タングステン結晶粒の平均粒径は57μm程度であった。
Example 6
A flat plate-like tungsten sintered alloy having a thickness of 1.0 mm was produced in the same manner as in Example 1 except that the heat treatment time was 5 hours in the heat treatment step after the hot rolling step. In addition, when the cross section of the flat tungsten sintered alloy as the final product was observed with an optical microscope in the same manner as in Example 1, the average grain size of the tungsten crystal grains was about 57 μm.

(実施例7)
歪導入工程において厚み方向に20%の変形率で変形させることによってタングステン焼結合金に歪みを導入したことと、熱間圧延工程後の熱処理工程において熱処理温度を1500℃にしたこと以外は、実施例1と同様にして、厚みが1.1mmの平板状のタングステン焼結合金を作製した。なお、実施例1と同様にして、歪導入工程後の熱処理後の平板状のタングステン焼結合金の断面を光学顕微鏡で観察したところ、タングステン結晶粒の平均粒径は19μm程度であった。また、実施例1と同様にして、最終製造物としての平板状のタングステン焼結合金の断面を光学顕微鏡で観察したところ、タングステン結晶粒の平均粒径は39μm程度であった。
(Example 7)
Except that the strain was introduced into the sintered tungsten alloy by deforming at a deformation rate of 20% in the thickness direction in the strain introduction step, and that the heat treatment temperature was 1500 ° C. in the heat treatment step after the hot rolling step. In the same manner as in Example 1, a flat tungsten sintered alloy having a thickness of 1.1 mm was produced. When the cross section of the flat plate-like tungsten sintered alloy after the heat treatment after the strain introducing step was observed with an optical microscope in the same manner as in Example 1, the average grain size of the tungsten crystal grains was about 19 μm. Moreover, when the cross section of the flat tungsten sintered alloy as the final product was observed with an optical microscope in the same manner as in Example 1, the average grain size of the tungsten crystal grains was about 39 μm.

(実施例8)
歪導入工程において厚み方向に40%の変形率で変形させることによってタングステン焼結合金に歪みを導入したことと、熱間圧延工程後の熱処理工程において熱処理温度を1500℃にしたこと以外は、実施例1と同様にして、厚みが0.9mmの平板状のタングステン焼結合金を作製した。なお、実施例1と同様にして、歪導入工程後の熱処理後の平板状のタングステン焼結合金の断面を光学顕微鏡で観察したところ、タングステン結晶粒の平均粒径は10μm程度であった。また、実施例1と同様にして、最終製造物としての平板状のタングステン焼結合金の断面を光学顕微鏡で観察したところ、タングステン結晶粒の平均粒径は38μm程度であった。
(Example 8)
Except that the strain was introduced into the sintered tungsten alloy by deforming at a deformation rate of 40% in the thickness direction in the strain introduction step, and that the heat treatment temperature was 1500 ° C. in the heat treatment step after the hot rolling step. In the same manner as in Example 1, a flat tungsten sintered alloy having a thickness of 0.9 mm was produced. In addition, when the cross section of the flat plate-like tungsten sintered alloy after the heat treatment after the strain introducing step was observed with an optical microscope in the same manner as in Example 1, the average grain size of the tungsten crystal grains was about 10 μm. Moreover, when the cross section of the flat tungsten sintered alloy as the final product was observed with an optical microscope in the same manner as in Example 1, the average grain size of the tungsten crystal grains was about 38 μm.

(実施例9)
歪導入工程において厚み方向に50%の変形率で変形させることによってタングステン焼結合金に歪みを導入したことと、熱間圧延工程後の熱処理工程において熱処理温度を1500℃にしたこと以外は、実施例1と同様にして、厚みが0.7mmの平板状のタングステン焼結合金を作製した。なお、実施例1と同様にして、歪導入工程後の熱処理後の平板状のタングステン焼結合金の断面を光学顕微鏡で観察したところ、タングステン結晶粒の平均粒径は5μm程度であった。また、実施例1と同様にして、最終製造物としての平板状のタングステン焼結合金の断面を光学顕微鏡で観察したところ、タングステン結晶粒の平均粒径は39μm程度であった。
Example 9
Except that the strain was introduced into the sintered tungsten alloy by deforming at a deformation rate of 50% in the thickness direction in the strain introduction step, and that the heat treatment temperature was 1500 ° C. in the heat treatment step after the hot rolling step. In the same manner as in Example 1, a flat tungsten sintered alloy having a thickness of 0.7 mm was produced. As in Example 1, when the cross section of the flat plate-like tungsten sintered alloy after the heat treatment after the strain introducing step was observed with an optical microscope, the average grain size of the tungsten crystal grains was about 5 μm. Moreover, when the cross section of the flat tungsten sintered alloy as the final product was observed with an optical microscope in the same manner as in Example 1, the average grain size of the tungsten crystal grains was about 39 μm.

(実施例10)
熱間圧延工程において合計の圧延加工率が60%になるまで圧延加工を行ったこと以外は、実施例1と同様にして、厚みが2.0mmの平板状のタングステン焼結合金を作製した。なお、実施例1と同様にして、最終製造物としての平板状のタングステン焼結合金の断面を光学顕微鏡で観察したところ、タングステン結晶粒の平均粒径は39μm程度であった。
Example 10
A flat plate-like tungsten sintered alloy having a thickness of 2.0 mm was produced in the same manner as in Example 1 except that the rolling process was performed until the total rolling ratio reached 60% in the hot rolling process. In addition, when the cross section of the flat tungsten sintered alloy as the final product was observed with an optical microscope in the same manner as in Example 1, the average grain size of the tungsten crystal grains was about 39 μm.

(実施例11)
熱間圧延工程において合計の圧延加工率が70%になるまで圧延加工を行ったこと以外は、実施例1と同様にして、厚みが1.5mmの平板状のタングステン焼結合金を作製した。なお、実施例1と同様にして、最終製造物としての平板状のタングステン焼結合金の断面を光学顕微鏡で観察したところ、タングステン結晶粒の平均粒径は36μm程度であった。
Example 11
A flat plate-like tungsten sintered alloy having a thickness of 1.5 mm was produced in the same manner as in Example 1 except that the rolling process was performed until the total rolling process rate reached 70% in the hot rolling process. In addition, when the cross section of the flat-plate-like tungsten sintered alloy as the final product was observed with an optical microscope in the same manner as in Example 1, the average grain size of the tungsten crystal grains was about 36 μm.

(実施例12)
熱間圧延工程において、合計の圧延加工率が85%になるまで圧延加工を行ったこと以外は、実施例1と同様にして、厚みが0.7mmの平板状のタングステン焼結合金を作製した。なお、実施例1と同様にして、最終製造物としての平板状のタングステン焼結合金の断面を光学顕微鏡で観察したところ、タングステン結晶粒の平均粒径は37μm程度であった。
(Example 12)
In the hot rolling process, a flat plate-like tungsten sintered alloy having a thickness of 0.7 mm was produced in the same manner as in Example 1 except that the rolling process was performed until the total rolling ratio reached 85%. . In addition, when the cross section of the flat tungsten sintered alloy as the final product was observed with an optical microscope in the same manner as in Example 1, the average grain size of the tungsten crystal grains was about 37 μm.

(実施例13)
熱間圧延工程において合計の圧延加工率が90%になるまで圧延加工を行ったこと以外は、実施例1と同様にして、厚みが0.5mmの平板状のタングステン焼結合金を作製した。なお、実施例1と同様にして、最終製造物としての平板状のタングステン焼結合金の断面を光学顕微鏡で観察したところ、タングステン結晶粒の平均粒径は37μm程度であった。
(Example 13)
A flat plate-like tungsten sintered alloy having a thickness of 0.5 mm was produced in the same manner as in Example 1 except that the rolling process was performed until the total rolling process rate reached 90% in the hot rolling process. In addition, when the cross section of the flat tungsten sintered alloy as the final product was observed with an optical microscope in the same manner as in Example 1, the average grain size of the tungsten crystal grains was about 37 μm.

(実施例14)
焼結工程で得られた焼結体の厚みを14mmにしたことと、熱間圧延工程において合計の圧延加工率が95%になるまで圧延加工を行ったこと以外は、実施例1と同様にして、厚みが0.5mmの平板状のタングステン焼結合金を作製した。なお、実施例1と同様にして、最終製造物としての平板状のタングステン焼結合金の断面を光学顕微鏡で観察したところ、タングステン結晶粒の平均粒径は39μm程度であった。
(Example 14)
The same as in Example 1 except that the thickness of the sintered body obtained in the sintering process was 14 mm and that the rolling process was performed until the total rolling ratio in the hot rolling process reached 95%. Then, a flat tungsten sintered alloy having a thickness of 0.5 mm was produced. In addition, when the cross section of the flat tungsten sintered alloy as the final product was observed with an optical microscope in the same manner as in Example 1, the average grain size of the tungsten crystal grains was about 39 μm.

(実施例15)
焼結工程で得られた焼結体の厚みを20mmにしたことと、歪導入工程において厚み方向に50%の変形率で変形させることによってタングステン焼結合金に歪みを導入したことと、熱間圧延工程において合計の圧延加工率が95%になるまで圧延加工を行ったことと、熱間圧延工程後の熱処理工程において熱処理温度を1300℃にしたこと以外は、実施例1と同様にして、厚みが0.5mmの平板状のタングステン焼結合金を作製した。なお、実施例1と同様にして、歪導入工程後の熱処理後の平板状のタングステン焼結合金の断面を光学顕微鏡で観察したところ、タングステン結晶粒の平均粒径は5μm程度であった。また、実施例1と同様にして、最終製造物としての平板状のタングステン焼結合金の断面を光学顕微鏡で観察したところ、タングステン結晶粒の平均粒径は23μm程度であった。
(Example 15)
The thickness of the sintered body obtained in the sintering step was 20 mm, the strain was introduced into the tungsten sintered alloy by being deformed at a deformation rate of 50% in the thickness direction in the strain introducing step, In the same manner as in Example 1, except that the rolling process was performed until the total rolling ratio became 95% in the rolling process, and the heat treatment temperature was set to 1300 ° C. in the heat treatment process after the hot rolling process, A flat tungsten sintered alloy having a thickness of 0.5 mm was produced. As in Example 1, when the cross section of the flat plate-like tungsten sintered alloy after the heat treatment after the strain introducing step was observed with an optical microscope, the average grain size of the tungsten crystal grains was about 5 μm. Moreover, when the cross section of the flat tungsten sintered alloy as the final product was observed with an optical microscope in the same manner as in Example 1, the average grain size of the tungsten crystal grains was about 23 μm.

(実施例16)
焼結工程で得られた焼結体の厚みを20mmにしたことと、歪導入工程において厚み方向に50%の変形率で変形させることによってタングステン焼結合金に歪みを導入したことと、熱間圧延工程において合計の圧延加工率が95%になるまで圧延加工を行ったことと、熱間圧延工程後の熱処理工程において熱処理温度を1450℃にしたこと以外は、実施例1と同様にして、厚みが0.5mmの平板状のタングステン焼結合金を作製した。なお、実施例1と同様にして、歪導入工程後の熱処理後の平板状のタングステン焼結合金の断面を光学顕微鏡で観察したところ、タングステン結晶粒の平均粒径は5μm程度であった。また、実施例1と同様にして、最終製造物としての平板状のタングステン焼結合金の断面を光学顕微鏡で観察したところ、タングステン結晶粒の平均粒径は37μm程度であった。
(Example 16)
The thickness of the sintered body obtained in the sintering step was 20 mm, the strain was introduced into the tungsten sintered alloy by being deformed at a deformation rate of 50% in the thickness direction in the strain introducing step, In the same manner as in Example 1 except that the rolling process was performed until the total rolling ratio reached 95% in the rolling process and that the heat treatment temperature was 1450 ° C. in the heat treatment process after the hot rolling process, A flat tungsten sintered alloy having a thickness of 0.5 mm was produced. As in Example 1, when the cross section of the flat plate-like tungsten sintered alloy after the heat treatment after the strain introducing step was observed with an optical microscope, the average grain size of the tungsten crystal grains was about 5 μm. Further, in the same manner as in Example 1, when the cross section of the flat plate-like tungsten sintered alloy as the final product was observed with an optical microscope, the average grain size of the tungsten crystal grains was about 37 μm.

(実施例17)
焼結工程で得られた焼結体の厚みを20mmにしたことと、歪導入工程において厚み方向に50%の変形率で変形させることによってタングステン焼結合金に歪みを導入したことと、熱間圧延工程において合計の圧延加工率が95%になるまで圧延加工を行ったことと、熱間圧延工程後の熱処理工程において熱処理温度を1550℃にしたこと以外は、実施例1と同様にして、厚みが0.5mmの平板状のタングステン焼結合金を作製した。なお、実施例1と同様にして、歪導入工程後の熱処理後の平板状のタングステン焼結合金の断面を光学顕微鏡で観察したところ、タングステン結晶粒の平均粒径は5μm程度であった。また、実施例1と同様にして、最終製造物としての平板状のタングステン焼結合金の断面を光学顕微鏡で観察したところ、タングステン結晶粒の平均粒径は47μm程度であった。
(Example 17)
The thickness of the sintered body obtained in the sintering step was 20 mm, the strain was introduced into the tungsten sintered alloy by being deformed at a deformation rate of 50% in the thickness direction in the strain introducing step, In the same manner as in Example 1, except that the rolling process was performed until the total rolling ratio became 95% in the rolling process, and the heat treatment temperature was set to 1550 ° C. in the heat treatment process after the hot rolling process, A flat tungsten sintered alloy having a thickness of 0.5 mm was produced. As in Example 1, when the cross section of the flat plate-like tungsten sintered alloy after the heat treatment after the strain introducing step was observed with an optical microscope, the average grain size of the tungsten crystal grains was about 5 μm. Moreover, when the cross section of the flat tungsten sintered alloy as the final product was observed with an optical microscope in the same manner as in Example 1, the average grain size of the tungsten crystal grains was about 47 μm.

(実施例18)
原料準備工程において平均粒径が1μmのタングステン粉末を用い、鉄粉末の代わりに銅粉末を用いたことと、歪導入工程において厚み方向に20%の変形率で変形させることによってタングステン焼結合金に歪みを導入したことと、熱間圧延工程において合計の圧延加工率が60%になるまで圧延加工を行ったことと、熱間圧延工程後の熱処理工程において熱処理温度を1300℃にしたこと以外は、実施例1と同様にして、厚みが2.2mmの平板状のタングステン焼結合金を作製した。なお、実施例1と同様にして、歪導入工程後の熱処理後の平板状のタングステン焼結合金の断面を光学顕微鏡で観察したところ、タングステン結晶粒の平均粒径は19μm程度であった。また、実施例1と同様にして、最終製造物としての平板状のタングステン焼結合金の断面を光学顕微鏡で観察したところ、タングステン結晶粒の平均粒径は21μm程度であった。
(Example 18)
Using tungsten powder with an average particle diameter of 1 μm in the raw material preparation process, using copper powder instead of iron powder, and deforming at a deformation rate of 20% in the thickness direction in the strain introduction process, the tungsten sintered alloy Except for introducing strain, performing rolling until the total rolling rate reaches 60% in the hot rolling step, and setting the heat treatment temperature to 1300 ° C. in the heat treatment step after the hot rolling step. In the same manner as in Example 1, a flat plate-like tungsten sintered alloy having a thickness of 2.2 mm was produced. When the cross section of the flat plate-like tungsten sintered alloy after the heat treatment after the strain introducing step was observed with an optical microscope in the same manner as in Example 1, the average grain size of the tungsten crystal grains was about 19 μm. Further, in the same manner as in Example 1, when the cross section of the flat plate-like tungsten sintered alloy as the final product was observed with an optical microscope, the average grain size of the tungsten crystal grains was about 21 μm.

(実施例19)
原料準備工程において平均粒径が5μmのタングステン粉末を用い、鉄粉末の代わりに銅粉末を用いたことと、歪導入工程において厚み方向に20%の変形率で変形させることによってタングステン焼結合金に歪みを導入したことと、熱間圧延工程において合計の圧延加工率が70%になるまで圧延加工を行ったことと、熱間圧延工程後の熱処理工程において熱処理温度を1300℃にしたこと以外は、実施例1と同様にして、厚みが1.7mmの平板状のタングステン焼結合金を作製した。なお、実施例1と同様にして、歪導入工程後の熱処理後の平板状のタングステン焼結合金の断面を光学顕微鏡で観察したところ、タングステン結晶粒の平均粒径は19μm程度であった。また、実施例1と同様にして、最終製造物としての平板状のタングステン焼結合金の断面を光学顕微鏡で観察したところ、タングステン結晶粒の平均粒径は23μm程度であった。
(Example 19)
Using tungsten powder with an average particle size of 5 μm in the raw material preparation step, using copper powder instead of iron powder, and deforming at a deformation rate of 20% in the thickness direction in the strain introduction step, the tungsten sintered alloy Except for introducing strain, performing rolling until the total rolling ratio reaches 70% in the hot rolling step, and setting the heat treatment temperature to 1300 ° C. in the heat treatment step after the hot rolling step. In the same manner as in Example 1, a flat plate-like tungsten sintered alloy having a thickness of 1.7 mm was produced. When the cross section of the flat plate-like tungsten sintered alloy after the heat treatment after the strain introducing step was observed with an optical microscope in the same manner as in Example 1, the average grain size of the tungsten crystal grains was about 19 μm. Moreover, when the cross section of the flat tungsten sintered alloy as the final product was observed with an optical microscope in the same manner as in Example 1, the average grain size of the tungsten crystal grains was about 23 μm.

(実施例20)
原料準備工程において平均粒径が10μmのタングステン粉末を用い、鉄粉末の代わりに銅粉末を用いたことと、歪導入工程において厚み方向に20%の変形率で変形させることによってタングステン焼結合金に歪みを導入したことと、熱間圧延工程において合計の圧延加工率が90%になるまで圧延加工を行ったことと、熱間圧延工程後の熱処理工程において熱処理温度を1300℃にしたこと以外は、実施例1と同様にして、厚みが0.7mmの平板状のタングステン焼結合金を作製した。なお、実施例1と同様にして、歪導入工程後の熱処理後の平板状のタングステン焼結合金の断面を光学顕微鏡で観察したところ、タングステン結晶粒の平均粒径は19μm程度であった。また、実施例1と同様にして、最終製造物としての平板状のタングステン焼結合金の断面を光学顕微鏡で観察したところ、タングステン結晶粒の平均粒径は22μm程度であった。
(Example 20)
Using tungsten powder with an average particle size of 10 μm in the raw material preparation process, using copper powder instead of iron powder, and deforming at a deformation rate of 20% in the thickness direction in the strain introduction process, the tungsten sintered alloy Except for introducing strain, performing rolling until the total rolling ratio reaches 90% in the hot rolling step, and setting the heat treatment temperature to 1300 ° C. in the heat treatment step after the hot rolling step. In the same manner as in Example 1, a flat plate-like tungsten sintered alloy having a thickness of 0.7 mm was produced. When the cross section of the flat plate-like tungsten sintered alloy after the heat treatment after the strain introducing step was observed with an optical microscope in the same manner as in Example 1, the average grain size of the tungsten crystal grains was about 19 μm. Moreover, when the cross section of the flat tungsten sintered alloy as the final product was observed with an optical microscope in the same manner as in Example 1, the average grain size of the tungsten crystal grains was about 22 μm.

(実施例21)
原料準備工程においてタングステン粉末を85質量%、ニッケル粉末を10.5質量%、鉄粉末を4.5質量%の配合割合で含むように準備したこと、熱間圧延工程において合計の圧延加工率が90%になるまで圧延加工を行ったことと、熱間圧延工程後の熱処理工程において熱処理温度を1300℃、熱処理時間を3時間にしたこと以外は、実施例1と同様にして、厚みが0.5mmの平板状のタングステン焼結合金を作製した。なお、実施例1と同様にして、歪導入工程後の熱処理後の平板状のタングステン焼結合金の断面を光学顕微鏡で観察したところ、タングステン結晶粒の平均粒径は9μm程度であった。また、実施例1と同様にして、最終製造物としての平板状のタングステン焼結合金の断面を光学顕微鏡で観察したところ、タングステン結晶粒の平均粒径は24μm程度であった。
(Example 21)
In the raw material preparation step, the tungsten powder was prepared to contain 85% by mass, the nickel powder was 10.5% by mass, and the iron powder was prepared to contain 4.5% by mass, and the total rolling ratio in the hot rolling step was The thickness was 0 as in Example 1, except that the rolling process was performed until 90% and that the heat treatment temperature was 1300 ° C. and the heat treatment time was 3 hours in the heat treatment step after the hot rolling step. A 5 mm flat plate-like tungsten sintered alloy was produced. When the cross section of the flat plate-like tungsten sintered alloy after the heat treatment after the strain introducing step was observed with an optical microscope in the same manner as in Example 1, the average grain size of the tungsten crystal grains was about 9 μm. Moreover, when the cross section of the flat tungsten sintered alloy as the final product was observed with an optical microscope in the same manner as in Example 1, the average grain size of the tungsten crystal grains was about 24 μm.

(実施例22)
原料準備工程においてタングステン粉末を90質量%、ニッケル粉末を7質量%、鉄粉末を3質量%の配合割合で含むように準備したこと、熱間圧延工程において合計の圧延加工率が90%になるまで圧延加工を行ったことと、熱間圧延工程後の熱処理工程において熱処理温度を1300℃、熱処理時間を3時間にしたこと以外は、実施例1と同様にして、厚みが0.5mmの平板状のタングステン焼結合金を作製した。なお、実施例1と同様にして、歪導入工程後の熱処理後の平板状のタングステン焼結合金の断面を光学顕微鏡で観察したところ、タングステン結晶粒の平均粒径は10μm程度であった。また、実施例1と同様にして、最終製造物としての平板状のタングステン焼結合金の断面を光学顕微鏡で観察したところ、タングステン結晶粒の平均粒径は24μm程度であった。
(Example 22)
The raw material preparation step was prepared so as to include 90% by mass of tungsten powder, 7% by mass of nickel powder, and 3% by mass of iron powder, and the total rolling ratio in the hot rolling step was 90%. A flat plate having a thickness of 0.5 mm in the same manner as in Example 1 except that the rolling process was performed until the heat treatment temperature was 1300 ° C. and the heat treatment time was 3 hours in the heat treatment step after the hot rolling step. A tungsten sintered alloy was produced. In addition, when the cross section of the flat plate-like tungsten sintered alloy after the heat treatment after the strain introducing step was observed with an optical microscope in the same manner as in Example 1, the average grain size of the tungsten crystal grains was about 10 μm. Moreover, when the cross section of the flat tungsten sintered alloy as the final product was observed with an optical microscope in the same manner as in Example 1, the average grain size of the tungsten crystal grains was about 24 μm.

(実施例23)
原料準備工程においてタングステン粉末を98質量%、ニッケル粉末を1.4質量%、鉄粉末を0.6質量%の配合割合で含むように準備したこと、熱間圧延工程において合計の圧延加工率が90%になるまで圧延加工を行ったことと、熱間圧延工程後の熱処理工程において熱処理温度を1300℃、熱処理時間を3時間にしたこと以外は、実施例1と同様にして、厚みが0.5mmの平板状のタングステン焼結合金を作製した。なお、実施例1と同様にして、歪導入工程後の熱処理後の平板状のタングステン焼結合金の断面を光学顕微鏡で観察したところ、タングステン結晶粒の平均粒径は10μm程度であった。また、実施例1と同様にして、最終製造物としての平板状のタングステン焼結合金の断面を光学顕微鏡で観察したところ、タングステン結晶粒の平均粒径は26μm程度であった。
(Example 23)
In the raw material preparation step, the tungsten powder was prepared to contain 98% by mass, the nickel powder was 1.4% by mass, and the iron powder was prepared to contain 0.6% by mass, and the total rolling ratio in the hot rolling step was The thickness was 0 as in Example 1, except that the rolling process was performed until 90% and that the heat treatment temperature was 1300 ° C. and the heat treatment time was 3 hours in the heat treatment step after the hot rolling step. A 5 mm flat plate-like tungsten sintered alloy was produced. In addition, when the cross section of the flat plate-like tungsten sintered alloy after the heat treatment after the strain introducing step was observed with an optical microscope in the same manner as in Example 1, the average grain size of the tungsten crystal grains was about 10 μm. Moreover, when the cross section of the flat tungsten sintered alloy as the final product was observed with an optical microscope in the same manner as in Example 1, the average grain size of the tungsten crystal grains was about 26 μm.

(実施例24)
原料準備工程において平均粒径が1μmのニッケル粉末を用い、鉄粉末の代わりにコバルト粉末を用いたことと、熱間圧延工程後の熱処理工程において熱処理温度を1300℃、熱処理時間を5時間にしたこと以外は、実施例1と同様にして、厚みが1.0mmの平板状のタングステン焼結合金を作製した。なお、実施例1と同様にして、歪導入工程後の熱処理後の平板状のタングステン焼結合金の断面を光学顕微鏡で観察したところ、タングステン結晶粒の平均粒径は11μm程度であった。また、実施例1と同様にして、最終製造物としての平板状のタングステン焼結合金の断面を光学顕微鏡で観察したところ、タングステン結晶粒の平均粒径は28μm程度であった。
(Example 24)
Nickel powder with an average particle size of 1 μm was used in the raw material preparation step, cobalt powder was used instead of iron powder, and the heat treatment temperature was 1300 ° C. and the heat treatment time was 5 hours in the heat treatment step after the hot rolling step. Except for this, a flat plate-like tungsten sintered alloy having a thickness of 1.0 mm was produced in the same manner as in Example 1. When the cross section of the flat plate-like tungsten sintered alloy after the heat treatment after the strain introducing step was observed with an optical microscope in the same manner as in Example 1, the average grain size of the tungsten crystal grains was about 11 μm. Moreover, when the cross section of the flat tungsten sintered alloy as the final product was observed with an optical microscope in the same manner as in Example 1, the average grain size of the tungsten crystal grains was about 28 μm.

(実施例25)
原料準備工程において平均粒径が5μmのニッケル粉末を用い、鉄粉末の代わりにコバルト粉末を用いたことと、熱間圧延工程後の熱処理工程において熱処理温度を1300℃、熱処理時間を5時間にしたこと以外は、実施例1と同様にして、厚みが1.0mmの平板状のタングステン焼結合金を作製した。なお、実施例1と同様にして、歪導入工程後の熱処理後の平板状のタングステン焼結合金の断面を光学顕微鏡で観察したところ、タングステン結晶粒の平均粒径は10μm程度であった。また、実施例1と同様にして、最終製造物としての平板状のタングステン焼結合金の断面を光学顕微鏡で観察したところ、タングステン結晶粒の平均粒径は30μm程度であった。
(Example 25)
Nickel powder having an average particle size of 5 μm was used in the raw material preparation step, cobalt powder was used instead of iron powder, and the heat treatment temperature was 1300 ° C. and the heat treatment time was 5 hours in the heat treatment step after the hot rolling step. Except for this, a flat plate-like tungsten sintered alloy having a thickness of 1.0 mm was produced in the same manner as in Example 1. In addition, when the cross section of the flat plate-like tungsten sintered alloy after the heat treatment after the strain introducing step was observed with an optical microscope in the same manner as in Example 1, the average grain size of the tungsten crystal grains was about 10 μm. Moreover, when the cross section of the flat tungsten sintered alloy as the final product was observed with an optical microscope in the same manner as in Example 1, the average grain size of the tungsten crystal grains was about 30 μm.

(実施例26)
原料準備工程において平均粒径が10μmのニッケル粉末を用い、鉄粉末の代わりにコバルト粉末を用いたことと、熱間圧延工程後の熱処理工程において熱処理温度を1300℃、熱処理時間を5時間にしたこと以外は、実施例1と同様にして、厚みが1.0mmの平板状のタングステン焼結合金を作製した。なお、実施例1と同様にして、歪導入工程後の熱処理後の平板状のタングステン焼結合金の断面を光学顕微鏡で観察したところ、タングステン結晶粒の平均粒径は10μm程度であった。また、実施例1と同様にして、最終製造物としての平板状のタングステン焼結合金の断面を光学顕微鏡で観察したところ、タングステン結晶粒の平均粒径は27μm程度であった。
(Example 26)
Nickel powder having an average particle size of 10 μm was used in the raw material preparation step, cobalt powder was used instead of iron powder, and the heat treatment temperature was 1300 ° C. and the heat treatment time was 5 hours in the heat treatment step after the hot rolling step. Except for this, a flat plate-like tungsten sintered alloy having a thickness of 1.0 mm was produced in the same manner as in Example 1. In addition, when the cross section of the flat plate-like tungsten sintered alloy after the heat treatment after the strain introducing step was observed with an optical microscope in the same manner as in Example 1, the average grain size of the tungsten crystal grains was about 10 μm. Moreover, when the cross section of the flat tungsten sintered alloy as the final product was observed with an optical microscope in the same manner as in Example 1, the average grain size of the tungsten crystal grains was about 27 μm.

(実施例27)
原料準備工程において平均粒径が1μmの鉄粉末を用いたことと、歪導入工程において厚み方向に50%の変形率で変形させることによってタングステン焼結合金に歪みを導入したことと、熱間圧延工程において合計の圧延加工率が60%になるまで圧延加工を行ったこと以外は、実施例1と同様にして、厚みが1.0mmの平板状のタングステン焼結合金を作製した。なお、実施例1と同様にして、歪導入工程後の熱処理後の平板状のタングステン焼結合金の断面を光学顕微鏡で観察したところ、タングステン結晶粒の平均粒径は5μm程度であった。また、実施例1と同様にして、最終製造物としての平板状のタングステン焼結合金の断面を光学顕微鏡で観察したところ、タングステン結晶粒の平均粒径は32μm程度であった。
(Example 27)
The use of iron powder having an average particle size of 1 μm in the raw material preparation step, the introduction of strain into the tungsten sintered alloy by deformation at a deformation rate of 50% in the thickness direction in the strain introduction step, and hot rolling A flat plate-like tungsten sintered alloy having a thickness of 1.0 mm was produced in the same manner as in Example 1 except that the rolling process was performed until the total rolling process rate reached 60% in the process. As in Example 1, when the cross section of the flat plate-like tungsten sintered alloy after the heat treatment after the strain introducing step was observed with an optical microscope, the average grain size of the tungsten crystal grains was about 5 μm. Moreover, when the cross section of the flat tungsten sintered alloy as the final product was observed with an optical microscope in the same manner as in Example 1, the average grain size of the tungsten crystal grains was about 32 μm.

(実施例28)
原料準備工程において平均粒径が5μmの鉄粉末を用いたことと、歪導入工程において厚み方向に50%の変形率で変形させることによってタングステン焼結合金に歪みを導入したことと、熱間圧延工程において合計の圧延加工率が60%になるまで圧延加工を行ったこと以外は、実施例1と同様にして、厚みが1.0mmの平板状のタングステン焼結合金を作製した。なお、実施例1と同様にして、歪導入工程後の熱処理後の平板状のタングステン焼結合金の断面を光学顕微鏡で観察したところ、タングステン結晶粒の平均粒径は5μm程度であった。また、実施例1と同様にして、最終製造物としての平板状のタングステン焼結合金の断面を光学顕微鏡で観察したところ、タングステン結晶粒の平均粒径は35μm程度であった。
(Example 28)
The use of iron powder having an average particle size of 5 μm in the raw material preparation step, the introduction of strain into the tungsten sintered alloy by deformation at a deformation rate of 50% in the thickness direction in the strain introduction step, and hot rolling A flat plate-like tungsten sintered alloy having a thickness of 1.0 mm was produced in the same manner as in Example 1 except that the rolling process was performed until the total rolling process rate reached 60% in the process. As in Example 1, when the cross section of the flat plate-like tungsten sintered alloy after the heat treatment after the strain introducing step was observed with an optical microscope, the average grain size of the tungsten crystal grains was about 5 μm. Moreover, when the cross section of the flat tungsten sintered alloy as the final product was observed with an optical microscope in the same manner as in Example 1, the average grain size of the tungsten crystal grains was about 35 μm.

(実施例29)
原料準備工程において平均粒径が10μmの鉄粉末を用いたことと、歪導入工程において厚み方向に50%の変形率で変形させることによってタングステン焼結合金に歪みを導入したことと、熱間圧延工程において合計の圧延加工率が60%になるまで圧延加工を行ったこと以外は、実施例1と同様にして、厚みが1.0mmの平板状のタングステン焼結合金を作製した。なお、実施例1と同様にして、歪導入工程後の熱処理後の平板状のタングステン焼結合金の断面を光学顕微鏡で観察したところ、タングステン結晶粒の平均粒径は5μm程度であった。また、実施例1と同様にして、最終製造物としての平板状のタングステン焼結合金の断面を光学顕微鏡で観察したところ、タングステン結晶粒の平均粒径は33μm程度であった。
(Example 29)
The use of iron powder having an average particle size of 10 μm in the raw material preparation step, the introduction of strain into the tungsten sintered alloy by deformation at a deformation rate of 50% in the thickness direction in the strain introduction step, and hot rolling A flat plate-like tungsten sintered alloy having a thickness of 1.0 mm was produced in the same manner as in Example 1 except that the rolling process was performed until the total rolling process rate reached 60% in the process. As in Example 1, when the cross section of the flat plate-like tungsten sintered alloy after the heat treatment after the strain introducing step was observed with an optical microscope, the average grain size of the tungsten crystal grains was about 5 μm. Moreover, when the cross section of the flat-plate-like tungsten sintered alloy as the final product was observed with an optical microscope in the same manner as in Example 1, the average grain size of the tungsten crystal grains was about 33 μm.

(比較例1)
上記の(1)〜(4)の工程を行うことによって作製された従来のタングステン焼結合金を、研削と研磨により、厚みが1mmになるまで加工した。
(Comparative Example 1)
A conventional tungsten sintered alloy produced by performing the above steps (1) to (4) was processed by grinding and polishing until the thickness became 1 mm.

(比較例2)
上記の(1)〜(4)の工程を行うことによって作製された従来のタングステン焼結合金に対して、(5)(6)の工程を行わずに、焼結直後に圧延加工率が60%になるまで(厚みが2mmになるまで)(7)の熱間圧延工程を行った。その後、圧延加工されたタングステン焼結合金を、研削と研磨により、厚みが1mmになるまで加工した。
(Comparative Example 2)
With respect to the conventional tungsten sintered alloy produced by performing the steps (1) to (4), the rolling process rate is 60 immediately after sintering without performing the steps (5) and (6). The hot rolling process of (7) was performed until the content became% (until the thickness became 2 mm). Then, the rolled tungsten sintered alloy was processed by grinding and polishing until the thickness became 1 mm.

以上のようにして得られた平板状のタングステン焼結合金の断面を観察した光学顕微鏡写真を図4に示す。   The optical microscope photograph which observed the cross section of the flat-plate-like tungsten sintered alloy obtained as mentioned above is shown in FIG.

(比較例3)
熱間圧延工程後の熱処理工程において熱処理温度を1200℃にしたこと以外は、実施例1と同様にして、厚みが1.0mmの平板状のタングステン焼結合金を作製した。なお、実施例1と同様にして、最終製造物としての平板状のタングステン焼結合金の断面を光学顕微鏡で観察したところ、タングステン結晶粒の平均粒径は18μm程度であった。
(Comparative Example 3)
A flat plate-like tungsten sintered alloy having a thickness of 1.0 mm was produced in the same manner as in Example 1 except that the heat treatment temperature was 1200 ° C. in the heat treatment step after the hot rolling step. In addition, when the cross section of the flat tungsten sintered alloy as the final product was observed with an optical microscope in the same manner as in Example 1, the average grain size of the tungsten crystal grains was about 18 μm.

(比較例4)
熱間圧延工程後の熱処理工程において熱処理温度を1600℃にしたこと以外は、実施例1と同様にして、厚みが1.0mmの平板状のタングステン焼結合金を作製することを試みたが、平板状のタングステン焼結合金が溶融した。
(Comparative Example 4)
Except that the heat treatment temperature was 1600 ° C. in the heat treatment step after the hot rolling step, an attempt was made to produce a flat plate-like tungsten sintered alloy having a thickness of 1.0 mm in the same manner as in Example 1. The flat tungsten sintered alloy melted.

(比較例5)
熱間圧延工程後の熱処理工程において熱処理時間を6分間にしたこと以外は、実施例1と同様にして、厚みが1.0mmの平板状のタングステン焼結合金を作製した。なお、実施例1と同様にして、最終製造物としての平板状のタングステン焼結合金の断面を光学顕微鏡で観察したところ、タングステン結晶粒の平均粒径は17μm程度であった。
(Comparative Example 5)
A flat plate-like tungsten sintered alloy having a thickness of 1.0 mm was produced in the same manner as in Example 1 except that the heat treatment time was 6 minutes in the heat treatment step after the hot rolling step. In addition, when the cross section of the flat tungsten sintered alloy as the final product was observed with an optical microscope in the same manner as in Example 1, the average grain size of the tungsten crystal grains was about 17 μm.

(比較例6)
熱間圧延工程後の熱処理工程において熱処理時間を6時間にしたこと以外は、実施例1と同様にして、厚みが1.0mmの平板状のタングステン焼結合金を作製した。なお、実施例1と同様にして、最終製造物としての平板状のタングステン焼結合金の断面を光学顕微鏡で観察したところ、タングステン結晶粒の平均粒径は64μm程度であった。
(Comparative Example 6)
A flat plate-like tungsten sintered alloy having a thickness of 1.0 mm was produced in the same manner as in Example 1 except that the heat treatment time was 6 hours in the heat treatment step after the hot rolling step. In addition, when the cross section of the flat tungsten sintered alloy as the final product was observed with an optical microscope in the same manner as in Example 1, the average grain size of the tungsten crystal grains was about 64 μm.

(比較例7)
歪導入工程において厚み方向に17%の変形率で変形させることによってタングステン焼結合金に歪みを導入したことと、熱間圧延工程後の熱処理工程において熱処理温度を1500℃にしたこと以外は、実施例1と同様にして、平板状のタングステン焼結合金を作製することを試みたが、熱間圧延工程後に割れが発生した。なお、実施例1と同様にして、歪導入工程後の熱処理後の平板状のタングステン焼結合金の断面を光学顕微鏡で観察したところ、タングステン結晶粒の平均粒径は24.3μm程度であった。
(Comparative Example 7)
Except that the strain was introduced into the sintered tungsten alloy by deformation at a deformation rate of 17% in the thickness direction in the strain introduction step, and that the heat treatment temperature was 1500 ° C. in the heat treatment step after the hot rolling step. In the same manner as in Example 1, an attempt was made to produce a flat tungsten sintered alloy, but cracking occurred after the hot rolling step. As in Example 1, when the cross section of the flat plate-like tungsten sintered alloy after the heat treatment after the strain introducing step was observed with an optical microscope, the average grain size of the tungsten crystal grains was about 24.3 μm. .

(比較例8)
歪導入工程において厚み方向に60%の変形率で変形させることによってタングステン焼結合金に歪みを導入したことと、熱間圧延工程後の熱処理工程において熱処理温度を1500℃にしたこと以外は、実施例1と同様にして、平板状のタングステン焼結合金を作製することを試みたが、歪導入工程において割れが発生した。
(Comparative Example 8)
Except that the strain was introduced into the sintered tungsten alloy by deforming at a deformation rate of 60% in the thickness direction in the strain introduction step, and that the heat treatment temperature was 1500 ° C. in the heat treatment step after the hot rolling step. In the same manner as in Example 1, an attempt was made to produce a flat tungsten sintered alloy, but cracking occurred in the strain introduction process.

(比較例9)
熱間圧延工程において合計の圧延加工率が50%になるまで圧延加工を行ったこと以外は、実施例1と同様にして、厚みが2.5mmの平板状のタングステン焼結合金を作製した。なお、実施例1と同様にして、最終製造物としての平板状のタングステン焼結合金の断面を光学顕微鏡で観察したところ、タングステン結晶粒の平均粒径は37μm程度であった。
(Comparative Example 9)
A flat plate-like tungsten sintered alloy having a thickness of 2.5 mm was produced in the same manner as in Example 1 except that the rolling process was performed until the total rolling process rate reached 50% in the hot rolling process. In addition, when the cross section of the flat tungsten sintered alloy as the final product was observed with an optical microscope in the same manner as in Example 1, the average grain size of the tungsten crystal grains was about 37 μm.

(比較例10)
熱間圧延工程において合計の圧延加工率が97%になるまで圧延加工を行ったこと以外は、実施例1と同様にして、平板状のタングステン焼結合金を作製することを試みたが、熱間圧延工程後に割れが発生した。
(Comparative Example 10)
An attempt was made to produce a flat tungsten sintered alloy in the same manner as in Example 1 except that the rolling process was performed until the total rolling ratio reached 97% in the hot rolling process. Cracks occurred after the hot rolling process.

(比較例11)
焼結工程で得られた焼結体の厚みを20mmにしたことと、歪導入工程において厚み方向に50%の変形率で変形させることによってタングステン焼結合金に歪みを導入したことと、熱間圧延工程において合計の圧延加工率が95%になるまで圧延加工を行ったことと、熱間圧延工程後の熱処理工程において熱処理温度を1200℃にしたこと以外は、実施例1と同様にして、厚みが0.5mmの平板状のタングステン焼結合金を作製した。なお、実施例1と同様にして、歪導入工程後の熱処理後の平板状のタングステン焼結合金の断面を光学顕微鏡で観察したところ、タングステン結晶粒の平均粒径は5μm程度であった。また、実施例1と同様にして、最終製造物としての平板状のタングステン焼結合金の断面を光学顕微鏡で観察したところ、タングステン結晶粒の平均粒径は17μm程度であった。
(Comparative Example 11)
The thickness of the sintered body obtained in the sintering step was 20 mm, the strain was introduced into the tungsten sintered alloy by being deformed at a deformation rate of 50% in the thickness direction in the strain introducing step, In the same manner as in Example 1, except that the rolling process was performed until the total rolling ratio reached 95% in the rolling process and that the heat treatment temperature was 1200 ° C. in the heat treatment process after the hot rolling process, A flat tungsten sintered alloy having a thickness of 0.5 mm was produced. As in Example 1, when the cross section of the flat plate-like tungsten sintered alloy after the heat treatment after the strain introducing step was observed with an optical microscope, the average grain size of the tungsten crystal grains was about 5 μm. Moreover, when the cross section of the flat tungsten sintered alloy as the final product was observed with an optical microscope in the same manner as in Example 1, the average grain size of the tungsten crystal grains was about 17 μm.

(比較例12)
焼結工程で得られた焼結体の厚みを20mmにしたことと、歪導入工程において厚み方向に50%の変形率で変形させることによってタングステン焼結合金に歪みを導入したことと、熱間圧延工程において合計の圧延加工率が95%になるまで圧延加工を行ったことと、熱間圧延工程後の熱処理工程において熱処理温度を1600℃にしたこと以外は、実施例1と同様にして、厚みが0.5mmの平板状のタングステン焼結合金を作製することを試みたが、平板状のタングステン焼結合金が溶融した。なお、実施例1と同様にして、歪導入工程後の熱処理後の平板状のタングステン焼結合金の断面を光学顕微鏡で観察したところ、タングステン結晶粒の平均粒径は5μm程度であった。
(Comparative Example 12)
The thickness of the sintered body obtained in the sintering step was 20 mm, the strain was introduced into the tungsten sintered alloy by being deformed at a deformation rate of 50% in the thickness direction in the strain introducing step, In the same manner as in Example 1, except that the rolling process was performed until the total rolling ratio reached 95% in the rolling process, and that the heat treatment temperature was 1600 ° C. in the heat treatment process after the hot rolling process, An attempt was made to produce a flat tungsten sintered alloy having a thickness of 0.5 mm, but the flat tungsten sintered alloy melted. As in Example 1, when the cross section of the flat plate-like tungsten sintered alloy after the heat treatment after the strain introducing step was observed with an optical microscope, the average grain size of the tungsten crystal grains was about 5 μm.

(比較例13)
上記の実施例1における(1)〜(4)の工程を行うことによって作製された従来のタングステン焼結合金に対して、焼結直後に圧延加工率が65%になるまで(7)の熱間圧延工程を行った場合には、タングステン焼結合金に割れが発生した。
(Comparative Example 13)
With respect to the conventional tungsten sintered alloy produced by performing the steps (1) to (4) in Example 1, the heat of (7) until the rolling rate reaches 65% immediately after sintering. When the hot rolling process was performed, cracks occurred in the tungsten sintered alloy.

(タングステン結晶粒の平均厚みと平均長さの測定)
図5に示すように、実施例1〜29と比較例1〜6、9、11、12の中間製造物として得られた平板状のタングステン焼結合金1の平面100が延在する方向と直交する厚みT0(1mm)の方向に沿った第1の断面101と、平板状のタングステン焼結合金1の平面100が延在する方向と直交する厚みT0の方向に沿った断面であって第1の断面と直交する第2の断面102とを、走査型電子顕微鏡(SEM)で観察した。
(Measurement of average thickness and average length of tungsten crystal grains)
As shown in FIG. 5, the plane 100 of the flat plate-like tungsten sintered alloy 1 obtained as an intermediate product of Examples 1 to 29 and Comparative Examples 1 to 6, 9, 11, and 12 is orthogonal to the extending direction. A first cross section 101 along the direction of the thickness T 0 (1 mm) to be performed, and a cross section along the direction of the thickness T 0 perpendicular to the direction in which the flat surface 100 of the flat plate-like tungsten sintered alloy 1 extends. A second cross section 102 perpendicular to the first cross section was observed with a scanning electron microscope (SEM).

具体的には、第1の断面101と第2の断面102のそれぞれにおいて、1000倍で任意の箇所(視野)の写真を撮影し、その箇所から平面100が延在する方向に沿って当該断面内で位置をずらした箇所(視野)の写真を撮影し、順次ずらして得られた7つの視野の写真を平面100が延在する方向に連結して、厚みTが70μm、幅Wが500μmの断面部分の写真を得た。このようにして、第1の断面101から選択された一定の幅W(500μm)と一定の厚みT(70μm)とからなる第1の断面部分と、第2の断面102から選択された一定の幅W(500μm)と一定の厚みT(70μm)とからなる第2の断面部分との写真を得た。その断面部分の走査型電子顕微鏡(SEM)写真の一例(実施例1)を図6に示す。   Specifically, in each of the first cross-section 101 and the second cross-section 102, a photograph of an arbitrary location (field of view) is taken at 1000 times, and the cross-section is taken along the direction in which the plane 100 extends from the location. A photograph of a portion (field of view) shifted in position is taken, and photographs of seven fields of view obtained by sequentially shifting are connected in the direction in which the plane 100 extends, and the thickness T is 70 μm and the width W is 500 μm. A photograph of the cross section was obtained. In this way, the first cross-section portion having the constant width W (500 μm) and the constant thickness T (70 μm) selected from the first cross-section 101 and the constant cross-section selected from the second cross-section 102 are selected. A photograph of a second cross-sectional portion having a width W (500 μm) and a constant thickness T (70 μm) was obtained. An example (Example 1) of a scanning electron microscope (SEM) photograph of the cross section is shown in FIG.

上記の断面部分を模式的に図7に示す。図7に示すように、上記で得られた第1の断面部分101aと第2の断面部分102aの写真において、一定の幅W(500μm)の中心を通り、かつ、一定の厚みT(70μm)の方向に延びる中心線200と交差する複数のタングステン結晶粒G1〜G4の厚みtと長さsとを測定した。これらの測定値の平均値を求めて、タングステン結晶粒の平均厚みと平均長さとした。また、タングステン結晶粒の平均厚みに対する平均長さの比率を算出した。   FIG. 7 schematically shows the above cross-sectional portion. As shown in FIG. 7, in the photograph of the first cross-section portion 101a and the second cross-section portion 102a obtained as described above, it passes through the center of a constant width W (500 μm) and has a constant thickness T (70 μm). The thickness t and the length s of the plurality of tungsten crystal grains G1 to G4 intersecting with the center line 200 extending in the direction were measured. The average value of these measured values was determined and used as the average thickness and average length of the tungsten crystal grains. Moreover, the ratio of the average length with respect to the average thickness of a tungsten crystal grain was computed.

以上のようにして算出されたタングステン結晶粒の平均厚みと平均長さ、平均厚みに対する平均長さの比率を表1に示す。   Table 1 shows the average thickness and average length of the tungsten crystal grains calculated as described above, and the ratio of the average length to the average thickness.

(タングステン焼結合金の伸び率の測定)
実施例1〜29と比較例1〜3、5、6、9、11、12で最終製造物として得られた平板状のタングステン焼結合金から、図8に示すように厚みTの引張試験片10を作製した。標点間距離は、中心線20を中心にして8mmとした。
(Measurement of elongation of tungsten sintered alloy)
From the flat-plate-like tungsten sintered alloy obtained as a final product in Examples 1 to 29 and Comparative Examples 1 to 5, 5, 6, 9, 11, and 12, tensile test pieces having a thickness T as shown in FIG. 10 was produced. The distance between the gauge points was 8 mm with the center line 20 as the center.

作製された引張試験片10を、INSTRON社製、型番5867の引張試験機にセットして、大気雰囲気中にて20℃の試験温度で、300mm/min.の引張速度で破断するまで引張試験を行った。破断するまでの試験片の標点間距離の増加率を伸び率とした。なお、実施例1で中間製造物として得られた平板状のタングステン焼結合金についても、上記と同様にして伸び率を測定した。   The produced tensile test piece 10 was set in a tensile tester of model number 5867 manufactured by INSTRON Co., Ltd., and at 300 mm / min. Tensile tests were conducted until rupture at a tensile rate of. The increase rate of the distance between the gauge points of the test piece until it broke was defined as the elongation rate. In addition, also about the flat-plate-shaped tungsten sintered alloy obtained as an intermediate product in Example 1, the elongation rate was measured similarly to the above.

以上のようにして得られた伸び率の測定結果を表1に示す。なお、表1の「実施例1」において( )内の数値は、実施例1で中間製造物として得られた平板状のタングステン焼結合金の伸び率を示す。   Table 1 shows the measurement results of the elongation obtained as described above. In Table 1, “Example 1”, the numerical value in parentheses indicates the elongation of the flat plate-like tungsten sintered alloy obtained as an intermediate product in Example 1.

(Ni−(Fe、Cu、Co)相の(111)面のX線回折強度比の測定)
実施例1〜29と比較例1〜3、5、6、9、11、12で最終製造物として得られた平板状のタングステン焼結合金から、厚みが0.5mmで8mm×8mmの平面を有する試験片を作製した。
(Measurement of X-ray diffraction intensity ratio of (111) plane of Ni- (Fe, Cu, Co) phase)
From the flat tungsten sintered alloy obtained as a final product in Examples 1 to 29 and Comparative Examples 1 to 3, 5, 6, 9, 11, and 12, a flat surface having a thickness of 0.5 mm and 8 mm × 8 mm was obtained. A test piece was prepared.

株式会社リガク製、型番SmartLab-2D-PILATUSのX線回折装置を用いて、作製された試験片の8mm×8mmの平面にX線を照射して、平板面におけるNi−(Fe、Cu、Co)相の(111)面、(100)面、(110)面および(311)面のそれぞれのX線回折強度を測定した。X線回折条件は、使用X線:Cu‐Kα、励起条件:45kV、200mA、コリメーター:φ0.8mm、測定法:θ‐2θ法とした。測定面としての8mm×8mmの平面を機械研磨処理した後、アルカリ電解研磨処理をした。   Using an X-ray diffractometer manufactured by Rigaku Co., Ltd., model number SmartLab-2D-PILATUS, X-rays were applied to the 8 mm x 8 mm plane of the test specimen, and Ni- (Fe, Cu, Co on the flat plate surface The X-ray diffraction intensities of the (111) plane, (100) plane, (110) plane, and (311) plane of the) phase were measured. The X-ray diffraction conditions were X-ray used: Cu-Kα, excitation condition: 45 kV, 200 mA, collimator: φ0.8 mm, and measurement method: θ-2θ method. An 8 mm × 8 mm flat surface as a measurement surface was mechanically polished and then subjected to alkaline electrolytic polishing.

得られた各面のX線回折強度の値から、(111)面のX線回折強度比(ここで、(111)面、(100)面、(110)面および(311)面のそれぞれのX線回折強度をI(111)、I(100)、I(110)、I(311)とすると、(111)面のX線回折強度比は[I(111)/{I(111)+I(100)+I(110)+I(311)}]の値である)を算出した。   From the value of the X-ray diffraction intensity of each surface obtained, the X-ray diffraction intensity ratio of the (111) plane (here, (111) plane, (100) plane, (110) plane and (311) plane each) If the X-ray diffraction intensity is I (111), I (100), I (110), I (311), the X-ray diffraction intensity ratio of the (111) plane is [I (111) / {I (111) + I (100) + I (110) + I (311)}]).

以上のようにして得られたNi−(Fe、Cu、Co)相の(111)面のX線回折強度比の測定結果を表1に示す。   Table 1 shows the measurement results of the X-ray diffraction intensity ratio of the (111) plane of the Ni— (Fe, Cu, Co) phase obtained as described above.

Figure 0005805213
Figure 0005805213

表1から、本発明の実施例の試料は高い伸び率を示すことがわかる。   Table 1 shows that the sample of the Example of this invention shows high elongation.

また、本発明の実施例の試料では、Ni−(Fe、Cu、Co)相の(111)面のX線回折強度比が0.68以上0.9以下の値を示すことがわかる。   In addition, in the sample of the example of the present invention, it can be seen that the X-ray diffraction intensity ratio of the (111) plane of the Ni— (Fe, Cu, Co) phase shows a value of 0.68 or more and 0.9 or less.

今回開示された実施の形態と実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は以上の実施の形態と実施例ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正と変形を含むものであることが意図される。   It should be considered that the embodiments and examples disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is shown not by the above embodiments and examples but by the claims, and is intended to include all modifications and variations within the meaning and scope equivalent to the claims.

本発明のタングステン焼結合金は、放射線医療機器、原子炉関連機器等における放射線遮蔽材料に用いられる。   The sintered tungsten alloy of the present invention is used as a radiation shielding material in radiological medical equipment, reactor related equipment, and the like.

1:タングステン焼結合金、100:平面、101:第1の断面、101a:第1の断面部分、102:第2の断面、102a:第2の断面部分、200:中心線、G1〜G4:タングステン結晶粒、T,T0:厚み、W:幅、t:厚み、s:長さ。

1: tungsten sintered alloy, 100: plane, 101: first cross section, 101a: first cross section, 102: second cross section, 102a: second cross section, 200: center line, G1 to G4: Tungsten crystal grains, T, T 0 : thickness, W: width, t: thickness, s: length.

Claims (2)

タングステンを85質量%以上98質量%以下、ニッケルを1.4質量%以上11質量%以下、鉄、銅およびコバルトからなる群より選ばれた少なくとも1種を0.6質量%以上6質量%以下、含む平板状のタングステン焼結合金であって、
当該平板状のタングステン焼結合金の平面方向の伸び率が20%以上であり、
当該平板状のタングステン焼結合金の平板面におけるNi−(Fe、Cu、Co)相の(111)面のX線回折強度比(ここで、(111)面、(100)面、(110)面および(311)面のそれぞれのX線回折強度をI(111)、I(100)、I(110)、I(311)とすると、(111)面のX線回折強度比は[I(111)/{I(111)+I(100)+I(110)+I(311)}]の値である)が0.68以上0.9以下である、タングステン焼結合金。
85% by mass to 98% by mass of tungsten, 1.4% by mass to 11% by mass of nickel, and 0.6% by mass to 6% by mass of at least one selected from the group consisting of iron, copper and cobalt A flat plate-like tungsten sintered alloy comprising:
The flat plate-like tungsten sintered alloy has an elongation in the plane direction of 20% or more,
X-ray diffraction intensity ratio of the (111) plane of the Ni— (Fe, Cu, Co) phase on the flat plate surface of the flat plate-like tungsten sintered alloy (where (111) plane, (100) plane, (110) If the X-ray diffraction intensities of the plane and (311) plane are I (111), I (100), I (110), and I (311), the X-ray diffraction intensity ratio of the (111) plane is [I ( 111) / {I (111) + I (100) + I (110) + I (311)}] is 0.68 or more and 0.9 or less.
当該平板状のタングステン焼結合金の厚みが1.5mm以下である、請求項1に記載のタングステン焼結合金。  The tungsten sintered alloy according to claim 1, wherein a thickness of the flat tungsten sintered alloy is 1.5 mm or less.
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