JPH06212323A - 耐摩耗性複合材 - Google Patents
耐摩耗性複合材Info
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- JPH06212323A JPH06212323A JP28659792A JP28659792A JPH06212323A JP H06212323 A JPH06212323 A JP H06212323A JP 28659792 A JP28659792 A JP 28659792A JP 28659792 A JP28659792 A JP 28659792A JP H06212323 A JPH06212323 A JP H06212323A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 耐摩耗性が高く高温強度に優れた耐摩耗性複
合材を提供する。 【構成】 耐摩耗性複合材は、Ｔｉ基の金属間化合物の
三次元網目状構造体と、この三次元網目状構造体に支持
されたＴｉまたはＴｉ合金と、からなる。三次元網目状
構造体とは、Ｔｉ基の金属間化合物が三次元方向に無規
則に網目状に形成された構造体である。ＴｉまたはＴｉ
合金はこの網目状構造体に包囲されている。この三次元
網目状構造体は、ＴｉＮｉ系、ＴｉＡｌ系、ＴｉＡｌＮ
ｉ系、または、ＴｉＣｏ系の金属間化合物である。この
耐摩耗性複合材にあっては、ＴｉＮｉ系の三次元網目状
構造体がその組織中に略均一に配されており、かつ、こ
の三次元網目状構造体はＴｉまたはＴｉ系合金よりも硬
いため、耐摩耗性が高くて高温強度に優れている。
合材を提供する。 【構成】 耐摩耗性複合材は、Ｔｉ基の金属間化合物の
三次元網目状構造体と、この三次元網目状構造体に支持
されたＴｉまたはＴｉ合金と、からなる。三次元網目状
構造体とは、Ｔｉ基の金属間化合物が三次元方向に無規
則に網目状に形成された構造体である。ＴｉまたはＴｉ
合金はこの網目状構造体に包囲されている。この三次元
網目状構造体は、ＴｉＮｉ系、ＴｉＡｌ系、ＴｉＡｌＮ
ｉ系、または、ＴｉＣｏ系の金属間化合物である。この
耐摩耗性複合材にあっては、ＴｉＮｉ系の三次元網目状
構造体がその組織中に略均一に配されており、かつ、こ
の三次元網目状構造体はＴｉまたはＴｉ系合金よりも硬
いため、耐摩耗性が高くて高温強度に優れている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば化学プラント関
連の腐食性スラリーを含む系のバルブ、ポンプ部品等に
使用される耐摩耗性複合材に関するものである。
連の腐食性スラリーを含む系のバルブ、ポンプ部品等に
使用される耐摩耗性複合材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＴｉおよびＴｉ合金は、軽く強度が高
く、優れた耐食性を有するため、各種の信頼性部品ある
いは構造材料として広く用いられている。しかし、これ
らのＴｉおよびＴｉ合金の唯一の欠点は、耐摩耗性に劣
ることであった。このため、優れた耐食性等を有するに
もかかわらず、耐摩耗性の問題で、これらは例えば化学
プラント関連の腐食性スラリーを含むバルブ、ポンプ等
の部品には用いられることはなかった。
く、優れた耐食性を有するため、各種の信頼性部品ある
いは構造材料として広く用いられている。しかし、これ
らのＴｉおよびＴｉ合金の唯一の欠点は、耐摩耗性に劣
ることであった。このため、優れた耐食性等を有するに
もかかわらず、耐摩耗性の問題で、これらは例えば化学
プラント関連の腐食性スラリーを含むバルブ、ポンプ等
の部品には用いられることはなかった。
【０００３】一方、耐摩耗性に優れたＴｉ系材料として
は、例えば、ＴｉＮｉ合金が知られている。ＴｉとＮｉ
とを１：１（原子比）で含む公知のＴｉＮｉ合金は、金
属間化合物の一種である。このＴｉＮｉ合金は形状記憶
効果および超弾性効果等を有し、極めて特異な金属間化
合物である。ＴｉＮｉ系合金には１：１の組成以外にも
２：１や１：３の化合物相が形成される。その融点も組
成により大きく変動することが知られている。特に１：
１のＴｉＮｉにおいては脆さがなく、塑性加工が可能で
ある。このようにＴｉＮｉは優れた機械的特性を有して
いる。また、マルテンサイト変態点以上の高温相では延
性、耐食性に優れている。
は、例えば、ＴｉＮｉ合金が知られている。ＴｉとＮｉ
とを１：１（原子比）で含む公知のＴｉＮｉ合金は、金
属間化合物の一種である。このＴｉＮｉ合金は形状記憶
効果および超弾性効果等を有し、極めて特異な金属間化
合物である。ＴｉＮｉ系合金には１：１の組成以外にも
２：１や１：３の化合物相が形成される。その融点も組
成により大きく変動することが知られている。特に１：
１のＴｉＮｉにおいては脆さがなく、塑性加工が可能で
ある。このようにＴｉＮｉは優れた機械的特性を有して
いる。また、マルテンサイト変態点以上の高温相では延
性、耐食性に優れている。
【０００４】このＴｉＮｉ金属間化合物にあっては、そ
の硬さは３５０（Ｈｖ）程度であるにもかかわらず、優
れた耐摩耗性を有することが知られている。そして、こ
のＴｉＮｉは、溶湯鋳込み法、熱間圧延法、鍛造法、粉
末冶金法等により製造されていた。しかし、ＴｉＮｉ金
属間化合物の形成には高温溶解が必要であり、製造上の
問題点があり、また、コスト的にも問題があった。
の硬さは３５０（Ｈｖ）程度であるにもかかわらず、優
れた耐摩耗性を有することが知られている。そして、こ
のＴｉＮｉは、溶湯鋳込み法、熱間圧延法、鍛造法、粉
末冶金法等により製造されていた。しかし、ＴｉＮｉ金
属間化合物の形成には高温溶解が必要であり、製造上の
問題点があり、また、コスト的にも問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】したがって、一般のＴ
ｉおよびＴｉ合金では耐摩耗性が劣るという課題があっ
た。一方、ＴｉＮｉ金属間化合物は、その高温溶解のた
め、製造が難しいという問題点があった。
ｉおよびＴｉ合金では耐摩耗性が劣るという課題があっ
た。一方、ＴｉＮｉ金属間化合物は、その高温溶解のた
め、製造が難しいという問題点があった。
【０００６】そこで、本発明は、耐摩耗性、耐熱性、耐
食性に優れた耐摩耗性複合材を安価に提供することを、
その目的としている。
食性に優れた耐摩耗性複合材を安価に提供することを、
その目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
係る耐摩耗性複合材においては、Ｔｉ基の金属間化合物
の三次元網目状構造体と、この三次元網目状構造体に支
持されたＴｉまたはＴｉ合金と、からなる耐摩耗性複合
材である。三次元網目状構造体とは、Ｔｉ基の金属間化
合物が三次元方向に無規則に網目状に形成された構造体
である。そして、この網目状構造体に包囲されてＴｉま
たはＴｉ合金の母相の組織は断面写真では多角形状とな
っているものである。
係る耐摩耗性複合材においては、Ｔｉ基の金属間化合物
の三次元網目状構造体と、この三次元網目状構造体に支
持されたＴｉまたはＴｉ合金と、からなる耐摩耗性複合
材である。三次元網目状構造体とは、Ｔｉ基の金属間化
合物が三次元方向に無規則に網目状に形成された構造体
である。そして、この網目状構造体に包囲されてＴｉま
たはＴｉ合金の母相の組織は断面写真では多角形状とな
っているものである。
【０００８】また、請求項２に記載の発明に係る耐摩耗
性複合材においては、上記三次元網目状構造体は、Ｔｉ
Ｎｉ系、ＴｉＡｌ系、ＴｉＡｌＮｉ系、または、ＴｉＣ
ｏ系の金属間化合物である請求項１に記載の耐摩耗性複
合材である。
性複合材においては、上記三次元網目状構造体は、Ｔｉ
Ｎｉ系、ＴｉＡｌ系、ＴｉＡｌＮｉ系、または、ＴｉＣ
ｏ系の金属間化合物である請求項１に記載の耐摩耗性複
合材である。
【０００９】
【作用】上記のように構成された耐摩耗性複合材にあっ
ては、例えばＴｉＮｉ系の三次元網目状構造体が組織中
に略均一に配されており、この三次元網目状構造体はＴ
ｉまたはＴｉ系合金よりも硬いため、耐摩耗性が高くて
高温強度に優れている。なお、この組織中にて硬質相部
分が大きくなり過ぎた場合は耐摩耗部材としての使用時
に相手攻撃性が大きくなるという欠点が生じる。
ては、例えばＴｉＮｉ系の三次元網目状構造体が組織中
に略均一に配されており、この三次元網目状構造体はＴ
ｉまたはＴｉ系合金よりも硬いため、耐摩耗性が高くて
高温強度に優れている。なお、この組織中にて硬質相部
分が大きくなり過ぎた場合は耐摩耗部材としての使用時
に相手攻撃性が大きくなるという欠点が生じる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明に係る耐摩耗性複合材の実施例
について、図面を参照して説明する。図１〜図９は本発
明の第１実施例に係る耐摩耗性複合材の断面組織の概略
を示した図面代用写真である。これらの写真は、ＥＰＭ
Ａ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｒｏｂｅ Ｍｉｃｒｏ Ａｎ
ａｌｙｓｉｓ、電子プローブ微小分析法）を用いた顕微
鏡写真である。このＥＰＭＡは、細く絞った電子ビーム
で試料の表面を励起し、試料から発生する特性Ｘ線の波
長を検知したものである。この方法によって、試料の原
子成分比や特定原子の試料表面での分布を調べることが
できる。これらの図（写真）中、１５．０ＫＶは電子線
の加速電圧を示している。
について、図面を参照して説明する。図１〜図９は本発
明の第１実施例に係る耐摩耗性複合材の断面組織の概略
を示した図面代用写真である。これらの写真は、ＥＰＭ
Ａ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｒｏｂｅ Ｍｉｃｒｏ Ａｎ
ａｌｙｓｉｓ、電子プローブ微小分析法）を用いた顕微
鏡写真である。このＥＰＭＡは、細く絞った電子ビーム
で試料の表面を励起し、試料から発生する特性Ｘ線の波
長を検知したものである。この方法によって、試料の原
子成分比や特定原子の試料表面での分布を調べることが
できる。これらの図（写真）中、１５．０ＫＶは電子線
の加速電圧を示している。
【００１１】これらの写真に示すように、この耐摩耗性
複合材は、Ｔｉの結晶は略六角形（多角形）であり、こ
のＴｉ結晶は中央部に位置するＴｉ相と粒界部に位置す
るＴｉＮｉ系の金属間化合物とよりなる。すなわち、Ｔ
ｉＮｉ系の金属間化合物によって三次元網目状構造体が
構成され、この三次元網目状構造体によってＴｉ相が包
囲されて支持されている。図１の写真はこの耐摩耗性複
合材の組織を示す５００倍の拡大写真である。図２の写
真は同じくその断面組織を示す１００倍の拡大写真であ
る。図３は同じく２００倍の拡大写真、図４はＥＰＭＡ
分析結果を示す４００倍の拡大写真である。また、図５
は同じくＥＰＭＡ分析結果を示す４００倍の拡大写真で
ある。図６〜図８はＥＰＭＡ分析にあってＴｉ、Ｎｉ、
Ｏを示す４００倍の拡大写真である。さらに、図９はこ
れらの元素の拡散状況を示すものである。図１から明か
なように、この耐摩耗性合金（試料名ＨＴＮ−１）につ
いてはＴｉ相中の亜粒界にもＮｉが侵入している。この
理由は、結晶粒界でのＮｉの拡散が速いためである。そ
の速度はＴｉ結晶粒内の１０〜１００倍である。
複合材は、Ｔｉの結晶は略六角形（多角形）であり、こ
のＴｉ結晶は中央部に位置するＴｉ相と粒界部に位置す
るＴｉＮｉ系の金属間化合物とよりなる。すなわち、Ｔ
ｉＮｉ系の金属間化合物によって三次元網目状構造体が
構成され、この三次元網目状構造体によってＴｉ相が包
囲されて支持されている。図１の写真はこの耐摩耗性複
合材の組織を示す５００倍の拡大写真である。図２の写
真は同じくその断面組織を示す１００倍の拡大写真であ
る。図３は同じく２００倍の拡大写真、図４はＥＰＭＡ
分析結果を示す４００倍の拡大写真である。また、図５
は同じくＥＰＭＡ分析結果を示す４００倍の拡大写真で
ある。図６〜図８はＥＰＭＡ分析にあってＴｉ、Ｎｉ、
Ｏを示す４００倍の拡大写真である。さらに、図９はこ
れらの元素の拡散状況を示すものである。図１から明か
なように、この耐摩耗性合金（試料名ＨＴＮ−１）につ
いてはＴｉ相中の亜粒界にもＮｉが侵入している。この
理由は、結晶粒界でのＮｉの拡散が速いためである。そ
の速度はＴｉ結晶粒内の１０〜１００倍である。
【００１２】図３に示すように、この耐摩耗性合金にあ
って、Ｔｉ相の硬さは３３０Ｈｖであるのに対して、そ
のＴｉ相の境界部分の硬さは８８０Ｈｖ（ｋｇｆ／ｍｍ
2）である。したがって、この境界部分は上記のように
ＴｉＮｉ系の金属間化合物によって構成されていること
がわかる。なお、これらの硬さ試験はビッカース硬さ計
を用いて行った。
って、Ｔｉ相の硬さは３３０Ｈｖであるのに対して、そ
のＴｉ相の境界部分の硬さは８８０Ｈｖ（ｋｇｆ／ｍｍ
2）である。したがって、この境界部分は上記のように
ＴｉＮｉ系の金属間化合物によって構成されていること
がわかる。なお、これらの硬さ試験はビッカース硬さ計
を用いて行った。
【００１３】試料ＨＴＮ−１について、図１において示
す各点（Ａ〜Ｆ）での上記ＥＰＭＡ分析による定量結果
を表１に示す。この結果、点Ａ〜Ｆの各組成は、Ａ点は
ＴｉＮｉ3またはＴｉＮｉ、Ｂ点およびＣ点はＴｉ2Ｎ
ｉ、Ｄ点は（α）Ｔｉ＋Ｔｉ2Ｎｉを含む相、Ｅ点は
（α）Ｔｉ相、Ｆ点は（α）Ｔｉ＋Ｔｉ2Ｎｉを含む相
であることが推定される。
す各点（Ａ〜Ｆ）での上記ＥＰＭＡ分析による定量結果
を表１に示す。この結果、点Ａ〜Ｆの各組成は、Ａ点は
ＴｉＮｉ3またはＴｉＮｉ、Ｂ点およびＣ点はＴｉ2Ｎ
ｉ、Ｄ点は（α）Ｔｉ＋Ｔｉ2Ｎｉを含む相、Ｅ点は
（α）Ｔｉ相、Ｆ点は（α）Ｔｉ＋Ｔｉ2Ｎｉを含む相
であることが推定される。
【００１４】
【表１】
【００１５】本実施例に係る耐摩耗性合金は、以下のよ
うにして製造する。まず、Ｔｉ粉末およびＮｉ粉末を準
備する。このＴｉ粉末は、粒径２０〜２００μｍの範囲
内で、粒内の結晶成長が５〜５０μｍ程度となるような
冷却条件で製造されたものである。Ｎｉ粉末は粒径１〜
２０μｍの範囲内のものとする。この場合、Ｔｉ粉末と
Ｎｉ粉末との粒径の比は１０：１程度とする。次に、Ｔ
ｉ粉末とＮｉ粉末とを所定の割合で混合し、図１０に示
すような摩擦圧接装置を用いて、この混合粉末を加圧し
ながら転動させる。この結果、Ｔｉ粉末の表面に所望の
厚さのＮｉの被覆層が形成されるものである。
うにして製造する。まず、Ｔｉ粉末およびＮｉ粉末を準
備する。このＴｉ粉末は、粒径２０〜２００μｍの範囲
内で、粒内の結晶成長が５〜５０μｍ程度となるような
冷却条件で製造されたものである。Ｎｉ粉末は粒径１〜
２０μｍの範囲内のものとする。この場合、Ｔｉ粉末と
Ｎｉ粉末との粒径の比は１０：１程度とする。次に、Ｔ
ｉ粉末とＮｉ粉末とを所定の割合で混合し、図１０に示
すような摩擦圧接装置を用いて、この混合粉末を加圧し
ながら転動させる。この結果、Ｔｉ粉末の表面に所望の
厚さのＮｉの被覆層が形成されるものである。
【００１６】次に、このようにして作製したＴｉ粉末６
の表面に均一な厚さのＮｉ粉末７の被覆層を有した球状
粉８をホットプレスにより所望の形状に加工する。この
ホットプレスは、電気炉内部の黒鉛製の成形体に球状粉
８を入れ、加熱しながら所定形状に焼結、成形するもの
である。焼結温度は７００〜１５００℃の範囲内とし、
ＴｉとＮｉの共晶温度直下の９００℃前後が最も好まし
い。焼結温度への昇温時間およびこれからの降温時間に
は制約はない。また、この焼結温度での保持時間は焼結
後のＴｉ、Ｎｉの金属間化合物層の厚さによって異なる
が、例えば３０分とする。また、その加圧力は０.５〜
１０ｔｏｎ／ｃｍ2の範囲内とし、例えば１ｔｏｎ／ｃ
ｍ2とする。焼結温度が７００℃未満の場合、または、
加圧力が０.５ｔｏｎ／ｃｍ2未満では、焼結の際、充填
化が進まない。また、焼結温度が１５００℃を超える場
合、または、加圧力が１０ｔｏｎ／ｃｍ2を超えると、
Ｎｉの拡散した部分が液相となり、成形物の型くずれが
起こる。このようにして成形した焼結体を高速カッター
で切断し、鏡面研磨した後、その断面をＥＰＭＡ分析写
真で示したものが上記図１〜図９である。
の表面に均一な厚さのＮｉ粉末７の被覆層を有した球状
粉８をホットプレスにより所望の形状に加工する。この
ホットプレスは、電気炉内部の黒鉛製の成形体に球状粉
８を入れ、加熱しながら所定形状に焼結、成形するもの
である。焼結温度は７００〜１５００℃の範囲内とし、
ＴｉとＮｉの共晶温度直下の９００℃前後が最も好まし
い。焼結温度への昇温時間およびこれからの降温時間に
は制約はない。また、この焼結温度での保持時間は焼結
後のＴｉ、Ｎｉの金属間化合物層の厚さによって異なる
が、例えば３０分とする。また、その加圧力は０.５〜
１０ｔｏｎ／ｃｍ2の範囲内とし、例えば１ｔｏｎ／ｃ
ｍ2とする。焼結温度が７００℃未満の場合、または、
加圧力が０.５ｔｏｎ／ｃｍ2未満では、焼結の際、充填
化が進まない。また、焼結温度が１５００℃を超える場
合、または、加圧力が１０ｔｏｎ／ｃｍ2を超えると、
Ｎｉの拡散した部分が液相となり、成形物の型くずれが
起こる。このようにして成形した焼結体を高速カッター
で切断し、鏡面研磨した後、その断面をＥＰＭＡ分析写
真で示したものが上記図１〜図９である。
【００１７】上記摩擦圧接装置の構成を図１０を参照し
て簡単に説明する。円筒状のドラム１はその回転軸が水
平に位置するように設置されている。このドラム１は、
回転軸を中心に所定速度で回転可能に構成されている。
ドラム１内に原料の粉を装入した後、蓋で塞ぐことによ
り、ドラム１は密閉される構造である。ドラム１の内部
には、その回転軸線と同軸上に固定シャフト２が配置さ
れている。この固定シャフト２には、下向きに加圧アー
ム３が突出して固定されている。この加圧アーム３の下
端には、ドラム１の内面に沿って湾曲した円弧状の押圧
面を形成した加圧板５が固定されている。この加圧板５
とドラム１の内面との間には、一定の間隙が設けられて
いる。加圧アーム３のドラム１の回転方向（図中矢印）
に対してその後方側には、斜め下方に向かって延びる掻
き取りアーム４が固定されている。この掻き取りアーム
４の下端は刃先状に形成され、ドラム１の内面に付着し
た粉体を掻き落とす構成になっている。
て簡単に説明する。円筒状のドラム１はその回転軸が水
平に位置するように設置されている。このドラム１は、
回転軸を中心に所定速度で回転可能に構成されている。
ドラム１内に原料の粉を装入した後、蓋で塞ぐことによ
り、ドラム１は密閉される構造である。ドラム１の内部
には、その回転軸線と同軸上に固定シャフト２が配置さ
れている。この固定シャフト２には、下向きに加圧アー
ム３が突出して固定されている。この加圧アーム３の下
端には、ドラム１の内面に沿って湾曲した円弧状の押圧
面を形成した加圧板５が固定されている。この加圧板５
とドラム１の内面との間には、一定の間隙が設けられて
いる。加圧アーム３のドラム１の回転方向（図中矢印）
に対してその後方側には、斜め下方に向かって延びる掻
き取りアーム４が固定されている。この掻き取りアーム
４の下端は刃先状に形成され、ドラム１の内面に付着し
た粉体を掻き落とす構成になっている。
【００１８】摩擦圧接を行うには、まず、Ｔｉ粉末６と
Ｎｉ粉末７をドラム１内に装入する。図１１は、Ｔｉ粉
末６とＮｉ粉末７とが混合された状態を示す拡大図であ
る。次に、ドラム１に蓋をした後、ドラム１を回転させ
る。この結果、Ｔｉ粉末６、Ｎｉ粉末７の混合粉末が加
圧板５とドラム１内面との隙間で加圧される。そして、
これらの混合粉末は転動運動が加わりつつ互いに擦り合
わされる。このような粉末同士の衝突および摩擦によっ
てＴｉ粉末６とＮｉ粉末７との界面に局所的な発熱、衝
撃力、および、延性力が生じる。そして、Ｔｉ粉末６の
表面にＮｉ粉末７が団子状に固着する。さらに、この団
子状粉末の表面に隣接する団子状粉末から力が繰り返し
加わる。このため、これらの複数の団子状粉末が結合す
る。
Ｎｉ粉末７をドラム１内に装入する。図１１は、Ｔｉ粉
末６とＮｉ粉末７とが混合された状態を示す拡大図であ
る。次に、ドラム１に蓋をした後、ドラム１を回転させ
る。この結果、Ｔｉ粉末６、Ｎｉ粉末７の混合粉末が加
圧板５とドラム１内面との隙間で加圧される。そして、
これらの混合粉末は転動運動が加わりつつ互いに擦り合
わされる。このような粉末同士の衝突および摩擦によっ
てＴｉ粉末６とＮｉ粉末７との界面に局所的な発熱、衝
撃力、および、延性力が生じる。そして、Ｔｉ粉末６の
表面にＮｉ粉末７が団子状に固着する。さらに、この団
子状粉末の表面に隣接する団子状粉末から力が繰り返し
加わる。このため、これらの複数の団子状粉末が結合す
る。
【００１９】また、ドラム１の内面に付着したＴｉ粉末
６やＮｉ粉末７は掻き取りアーム４で粉砕、除去され
る。そして、未固着のＮｉ粉末７は再び加圧板５でＴｉ
粉末６の表面に団子状に固着される。この作業を一定時
間繰り返すことにより、Ｎｉ粉末７はＴｉ粉末６の表面
に順次圧着、被覆される。このＮｉ粉末７による被覆層
は厚くなる。最終的には、ほぼ全量的にＴｉ粉末６の表
面にＮｉ粉末７が圧着被覆される。均一な厚さのＮｉ粉
末７の被覆層を有したＴｉ粉末６は球形化が進み、流動
性が向上し、球状粉８になる。なお、Ｎｉ粉末の被覆層
は、無電解メッキ法、電気メッキまたは蒸着法を用い
て、球状のＴｉ粉末の表面に形成してもよい。
６やＮｉ粉末７は掻き取りアーム４で粉砕、除去され
る。そして、未固着のＮｉ粉末７は再び加圧板５でＴｉ
粉末６の表面に団子状に固着される。この作業を一定時
間繰り返すことにより、Ｎｉ粉末７はＴｉ粉末６の表面
に順次圧着、被覆される。このＮｉ粉末７による被覆層
は厚くなる。最終的には、ほぼ全量的にＴｉ粉末６の表
面にＮｉ粉末７が圧着被覆される。均一な厚さのＮｉ粉
末７の被覆層を有したＴｉ粉末６は球形化が進み、流動
性が向上し、球状粉８になる。なお、Ｎｉ粉末の被覆層
は、無電解メッキ法、電気メッキまたは蒸着法を用い
て、球状のＴｉ粉末の表面に形成してもよい。
【００２０】次に、第２実施例について説明する。図１
２〜図１４は、この実施例に係るＴｉ−Ａｌ複合粉をホ
ットプレスにより成型した試料の断面組織を示す図面代
用写真である。これらの写真に示すように、Ｔｉの結晶
は多角形であってその結晶粒界にはＴｉ−Ａｌの金属間
化合物が存在する。すなわち、この耐摩耗性合金にあっ
てもＴｉ−Ａｌの金属間化合物による三次元網目状構造
体が形成され、Ｔｉはこの三次元網目状構造体に包持さ
れて無規則に配列されている。この場合、金属間化合物
の三次元網目状構造体は略均一に配置した硬質相（５６
０Ｈｖ）として、Ｔｉはこれより硬度の低い部分（２７
０Ｈｖ）として存在している。この実施例にあっても上
記第１実施例と同様にＴｉ粉にＡｌを被覆した球状粉を
ホットプレスにて焼結することにより、このＴｉ−Ａｌ
複合材は成型される。焼結条件としては加圧力を１ｔｏ
ｎ／ｃｍ2とし、１０００℃で３０分間保持して加圧を
行うものである。
２〜図１４は、この実施例に係るＴｉ−Ａｌ複合粉をホ
ットプレスにより成型した試料の断面組織を示す図面代
用写真である。これらの写真に示すように、Ｔｉの結晶
は多角形であってその結晶粒界にはＴｉ−Ａｌの金属間
化合物が存在する。すなわち、この耐摩耗性合金にあっ
てもＴｉ−Ａｌの金属間化合物による三次元網目状構造
体が形成され、Ｔｉはこの三次元網目状構造体に包持さ
れて無規則に配列されている。この場合、金属間化合物
の三次元網目状構造体は略均一に配置した硬質相（５６
０Ｈｖ）として、Ｔｉはこれより硬度の低い部分（２７
０Ｈｖ）として存在している。この実施例にあっても上
記第１実施例と同様にＴｉ粉にＡｌを被覆した球状粉を
ホットプレスにて焼結することにより、このＴｉ−Ａｌ
複合材は成型される。焼結条件としては加圧力を１ｔｏ
ｎ／ｃｍ2とし、１０００℃で３０分間保持して加圧を
行うものである。
【００２１】さらに、第３実施例について説明する。図
１５〜図２１はこの実施例に係る試料ＨＴＡＮ−１の断
面組織を示す図面代用写真である。これらの写真に示す
ように、Ｔｉの結晶は多角形であってその結晶粒界には
Ｔｉ−Ａｌ−Ｎｉの金属間化合物が存在する。すなわ
ち、Ｔｉ−Ａｌ−Ｎｉの金属間化合物による三次元網目
状構造体が形成され、Ｔｉはこの三次元網目状構造体に
包持されて無規則に配列されている。この場合、金属間
化合物の三次元網目状構造体は略均一に配置した硬質相
として、Ｔｉはこれより硬度の低い部分として存在する
こととなる。
１５〜図２１はこの実施例に係る試料ＨＴＡＮ−１の断
面組織を示す図面代用写真である。これらの写真に示す
ように、Ｔｉの結晶は多角形であってその結晶粒界には
Ｔｉ−Ａｌ−Ｎｉの金属間化合物が存在する。すなわ
ち、Ｔｉ−Ａｌ−Ｎｉの金属間化合物による三次元網目
状構造体が形成され、Ｔｉはこの三次元網目状構造体に
包持されて無規則に配列されている。この場合、金属間
化合物の三次元網目状構造体は略均一に配置した硬質相
として、Ｔｉはこれより硬度の低い部分として存在する
こととなる。
【００２２】表２はこの断面組織における組成の分析結
果を示すものである。この結果、図１５に示すＡ点はＡ
ｌＮｉ、Ｂ点はＴｉ3Ａｌ、Ｃ点は純Ｔｉ、Ｄ点は
（α）Ｔｉ＋Ｔｉ2Ｎｉの相であることが推定される。
果を示すものである。この結果、図１５に示すＡ点はＡ
ｌＮｉ、Ｂ点はＴｉ3Ａｌ、Ｃ点は純Ｔｉ、Ｄ点は
（α）Ｔｉ＋Ｔｉ2Ｎｉの相であることが推定される。
【００２３】
【表２】
【００２４】したがって、この耐摩耗性合金を製造する
には、上記実施例と同様に、まず、Ｔｉ粉末、Ａｌ粉末
およびＮｉ粉末を準備する。このＴｉ粉末、Ｎｉ粉末は
第１実施例と同じもの（粒径比１０：１程度のもの）を
用いる。Ａｌ粉末は粒径１〜２０μｍの範囲内のものと
する。次に、Ｔｉ粉末、Ａｌ粉末、Ｎｉ粉末を上記摩擦
圧接装置を用いて混合し、加圧しながら転動させる。こ
の結果、Ｔｉ粉末の表面に所望の厚さを有するＡｌ粉末
とＮｉ粉末の混合被覆層が形成され、球状粉になる。そ
して、この球状粉をホットプレスにより所定形状に焼
結、成形する。焼結温度は１０００℃とする。焼結温度
の保持時間は３０分とする。加重の圧力は１ｔｏｎ／ｃ
ｍ2とする。Ｔｉ粉末上へのＡｌ粉末とＮｉ粉末の被覆
については、Ｔｉ粉末上にＡｌ層、Ｎｉ層と順次重ねて
被覆してもよい。
には、上記実施例と同様に、まず、Ｔｉ粉末、Ａｌ粉末
およびＮｉ粉末を準備する。このＴｉ粉末、Ｎｉ粉末は
第１実施例と同じもの（粒径比１０：１程度のもの）を
用いる。Ａｌ粉末は粒径１〜２０μｍの範囲内のものと
する。次に、Ｔｉ粉末、Ａｌ粉末、Ｎｉ粉末を上記摩擦
圧接装置を用いて混合し、加圧しながら転動させる。こ
の結果、Ｔｉ粉末の表面に所望の厚さを有するＡｌ粉末
とＮｉ粉末の混合被覆層が形成され、球状粉になる。そ
して、この球状粉をホットプレスにより所定形状に焼
結、成形する。焼結温度は１０００℃とする。焼結温度
の保持時間は３０分とする。加重の圧力は１ｔｏｎ／ｃ
ｍ2とする。Ｔｉ粉末上へのＡｌ粉末とＮｉ粉末の被覆
については、Ｔｉ粉末上にＡｌ層、Ｎｉ層と順次重ねて
被覆してもよい。
【００２５】上記方法に従って各種のＴｉ基金属間化合
物の三次元編目構造体で支持されてなる表１に示すＴｉ
基耐摩耗性複合材を作製し、大越式摩耗試験を実施し
た。試験条件は、荷重が５Ｋｇ、摩耗距離が２００ｍ、
相手材がＳＫＨ３、滑り速度が１ｍ／ｓｅｃであった。
摩耗試験結果を表３に示す。この結果、本発明の実験例
は、純Ｔｉの１００倍以上の耐摩耗性を示し、ＴｉＮｉ
金属間化合物単体と同程度の良好な耐摩耗性を示した。
物の三次元編目構造体で支持されてなる表１に示すＴｉ
基耐摩耗性複合材を作製し、大越式摩耗試験を実施し
た。試験条件は、荷重が５Ｋｇ、摩耗距離が２００ｍ、
相手材がＳＫＨ３、滑り速度が１ｍ／ｓｅｃであった。
摩耗試験結果を表３に示す。この結果、本発明の実験例
は、純Ｔｉの１００倍以上の耐摩耗性を示し、ＴｉＮｉ
金属間化合物単体と同程度の良好な耐摩耗性を示した。
【００２６】
【表３】
【００２７】
【発明の効果】以上説明してきたように本発明に係る耐
摩耗性複合材は、硬質層が均一に配置しており、耐摩耗
性が高くて高温強度に優れている。
摩耗性複合材は、硬質層が均一に配置しており、耐摩耗
性が高くて高温強度に優れている。
【図１】本発明の第１実施例に係る耐摩耗性複合材の断
面組織を示す図面代用写真である。
面組織を示す図面代用写真である。
【図２】本発明の第１実施例に係る耐摩耗性複合材の断
面組織（１００倍）を示す図面代用写真である。
面組織（１００倍）を示す図面代用写真である。
【図３】本発明の第１実施例に係る耐摩耗性複合材の断
面組織（２００倍）を示す図面代用写真である。
面組織（２００倍）を示す図面代用写真である。
【図４】本発明の第１実施例に係る耐摩耗性複合材の断
面組織（４００倍）を示す図面代用写真である。
面組織（４００倍）を示す図面代用写真である。
【図５】本発明の第１実施例に係る耐摩耗性複合材の断
面組織（４００倍）を示す図面代用写真である。
面組織（４００倍）を示す図面代用写真である。
【図６】本発明の第１実施例に係る耐摩耗性複合材の断
面組織（Ｔｉ分布）を示す図面代用写真である。
面組織（Ｔｉ分布）を示す図面代用写真である。
【図７】本発明の第１実施例に係る耐摩耗性複合材の断
面組織（Ｎｉ分布）を示す図面代用写真である。
面組織（Ｎｉ分布）を示す図面代用写真である。
【図８】本発明の第１実施例に係る耐摩耗性複合材の断
面組織（Ｏ分布）を示す図面代用写真である。
面組織（Ｏ分布）を示す図面代用写真である。
【図９】本発明の第１実施例に係る耐摩耗性複合材の各
元素の拡散状況を表すためのオシロスコープ波形を示す
図面代用写真である。
元素の拡散状況を表すためのオシロスコープ波形を示す
図面代用写真である。
【図１０】本発明の第１実施例に係る摩擦圧接装置の概
略構成を示す側面図である。
略構成を示す側面図である。
【図１１】本発明の第１実施例に係る球状粉の組織を示
す断面図である。
す断面図である。
【図１２】本発明の第２実施例に係る耐摩耗性複合材の
断面組織を示す図面代用写真である。
断面組織を示す図面代用写真である。
【図１３】本発明の第２実施例に係る耐摩耗性複合材の
断面組織（Ｔｉ分布）を示す図面代用写真である。
断面組織（Ｔｉ分布）を示す図面代用写真である。
【図１４】本発明の第２実施例に係る耐摩耗性複合材の
断面組織（Ａｌ分布）を示す図面代用写真である。
断面組織（Ａｌ分布）を示す図面代用写真である。
【図１５】本発明の第３実施例に係る耐摩耗性複合材の
断面組織を示す図面代用写真である。
断面組織を示す図面代用写真である。
【図１６】本発明の第３実施例に係る耐摩耗性複合材の
断面組織（ＣＯＭＰＯ）を示す図面代用写真である。
断面組織（ＣＯＭＰＯ）を示す図面代用写真である。
【図１７】本発明の第３実施例に係る耐摩耗性複合材の
断面組織（Ｔｉ分布）を示す図面代用写真である。
断面組織（Ｔｉ分布）を示す図面代用写真である。
【図１８】本発明の第３実施例に係る耐摩耗性複合材の
断面組織（Ａｌ分布）を示す図面代用写真である。
断面組織（Ａｌ分布）を示す図面代用写真である。
【図１９】本発明の第３実施例に係る耐摩耗性複合材の
断面組織（Ｎｉ分布）を示す図面代用写真である。
断面組織（Ｎｉ分布）を示す図面代用写真である。
【図２０】本発明の第３実施例に係る耐摩耗性複合材の
断面組織（Ｏ分布）を示す図面代用写真である。
断面組織（Ｏ分布）を示す図面代用写真である。
【図２１】本発明の第３実施例に係る耐摩耗性複合材の
各元素の拡散状況を表すためのオシロスコープ波形を示
す図面代用写真である。
各元素の拡散状況を表すためのオシロスコープ波形を示
す図面代用写真である。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成６年１月３１日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る耐摩耗性複合材の金
属組織の断面組織を示す図面代用写真である。
属組織の断面組織を示す図面代用写真である。
【図２】本発明の第１実施例に係る耐摩耗性複合材の金
属組織の断面組織（１００倍）を示す図面代用写真であ
る。
属組織の断面組織（１００倍）を示す図面代用写真であ
る。
【図３】本発明の第１実施例に係る耐摩耗性複合材の金
属組織の断面組織（２００倍）を示す図面代用写真であ
る。
属組織の断面組織（２００倍）を示す図面代用写真であ
る。
【図４】本発明の第１実施例に係る耐摩耗性複合材の金
属組織の断面組織（４００倍）を示す図面代用写真であ
る。
属組織の断面組織（４００倍）を示す図面代用写真であ
る。
【図５】本発明の第１実施例に係る耐摩耗性複合材の金
属組織の断面組織（４００倍）を示す図面代用写真であ
る。
属組織の断面組織（４００倍）を示す図面代用写真であ
る。
【図６】本発明の第１実施例に係る耐摩耗性複合材の金
属組織の断面組織（Ｔｉ分布）を示す図面代用写真であ
る。
属組織の断面組織（Ｔｉ分布）を示す図面代用写真であ
る。
【図７】本発明の第１実施例に係る耐摩耗性複合材の金
属組織の断面組織（Ｎｉ分布）を示す図面代用写真であ
る。
属組織の断面組織（Ｎｉ分布）を示す図面代用写真であ
る。
【図８】本発明の第１実施例に係る耐摩耗性複合材の金
属組織の断面組織（Ｏ分布）を示す図面代用写真であ
る。
属組織の断面組織（Ｏ分布）を示す図面代用写真であ
る。
【図９】本発明の第１実施例に係る耐摩耗性複合材の金
属組織の各元素の拡散状況を表すためのオシロスコープ
波形を示す図面代用写真である。
属組織の各元素の拡散状況を表すためのオシロスコープ
波形を示す図面代用写真である。
【図１０】本発明の第１実施例に係る摩擦圧接装置の概
略構成を示す側面図である。
略構成を示す側面図である。
【図１１】本発明の第１実施例に係る球状粉の組織を示
す断面図である。
す断面図である。
【図１２】本発明の第２実施例に係る耐摩耗性複合材の
金属組織の断面組織を示す図面代用写真である。
金属組織の断面組織を示す図面代用写真である。
【図１３】本発明の第２実施例に係る耐摩耗性複合材の
金属組織の断面組織（Ｔｉ分布）を示す図面代用写真で
ある。
金属組織の断面組織（Ｔｉ分布）を示す図面代用写真で
ある。
【図１４】本発明の第２実施例に係る耐摩耗性複合材の
金属組織の断面組織（Ａｌ分布）を示す図面代用写真で
ある。
金属組織の断面組織（Ａｌ分布）を示す図面代用写真で
ある。
【図１５】本発明の第３実施例に係る耐摩耗性複合材の
金属組織の断面組織を示す図面代用写真である。
金属組織の断面組織を示す図面代用写真である。
【図１６】本発明の第３実施例に係る耐摩耗性複合材の
金属組織の断面組織（ＣＯＭＰＯ）を示す図面代用写真
である。
金属組織の断面組織（ＣＯＭＰＯ）を示す図面代用写真
である。
【図１７】本発明の第３実施例に係る耐摩耗性複合材の
金属組織の断面組織（Ｔｉ分布）を示す図面代用写真で
ある。
金属組織の断面組織（Ｔｉ分布）を示す図面代用写真で
ある。
【図１８】本発明の第３実施例に係る耐摩耗性複合材の
金属組織の断面組織（Ａｌ分布）を示す図面代用写真で
ある。
金属組織の断面組織（Ａｌ分布）を示す図面代用写真で
ある。
【図１９】本発明の第３実施例に係る耐摩耗性複合材の
金属組織の断面組織（Ｎｉ分布）を示す図面代用写真で
ある。
金属組織の断面組織（Ｎｉ分布）を示す図面代用写真で
ある。
【図２０】本発明の第３実施例に係る耐摩耗性複合材の
金属組織の断面組織（Ｏ分布）を示す図面代用写真であ
る。
金属組織の断面組織（Ｏ分布）を示す図面代用写真であ
る。
【図２１】本発明の第３実施例に係る耐摩耗性複合材の
金属組織の各元素の拡散状況を表すためのオシロスコー
プ波形を示す図面代用写真である。
金属組織の各元素の拡散状況を表すためのオシロスコー
プ波形を示す図面代用写真である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【図２】
【図１１】
【図３】
【図４】
【図５】
【図１０】
【図１２】
【図１３】
【図６】
【図７】
【図１４】
【図１５】
【図８】
【図９】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｔｉ基の金属間化合物の三次元網目状構
造体と、 この三次元網目状構造体に支持されたＴｉまたはＴｉ合
金と、からなることを特徴とする耐摩耗性複合材。 - 【請求項２】 上記三次元網目状構造体は、ＴｉＮｉ
系、ＴｉＡｌ系、ＴｉＡｌＮｉ系、または、ＴｉＣｏ系
の金属間化合物である請求項１に記載の耐摩耗性複合
材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28659792A JPH06212323A (ja) | 1992-10-01 | 1992-10-01 | 耐摩耗性複合材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28659792A JPH06212323A (ja) | 1992-10-01 | 1992-10-01 | 耐摩耗性複合材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06212323A true JPH06212323A (ja) | 1994-08-02 |
Family
ID=17706479
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28659792A Withdrawn JPH06212323A (ja) | 1992-10-01 | 1992-10-01 | 耐摩耗性複合材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06212323A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018216322A1 (ja) * | 2017-05-22 | 2018-11-29 | 住友電気工業株式会社 | 複合金属多孔体及び複合金属多孔体の製造方法 |
| US11757101B2 (en) | 2017-05-22 | 2023-09-12 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Metal porous body and method for producing metal porous body |
-
1992
- 1992-10-01 JP JP28659792A patent/JPH06212323A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018216322A1 (ja) * | 2017-05-22 | 2018-11-29 | 住友電気工業株式会社 | 複合金属多孔体及び複合金属多孔体の製造方法 |
| US11757101B2 (en) | 2017-05-22 | 2023-09-12 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Metal porous body and method for producing metal porous body |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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