JPH075933B2 - 超耐熱複合材料とその製造方法 - Google Patents
超耐熱複合材料とその製造方法Info
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- JPH075933B2 JPH075933B2 JP62069203A JP6920387A JPH075933B2 JP H075933 B2 JPH075933 B2 JP H075933B2 JP 62069203 A JP62069203 A JP 62069203A JP 6920387 A JP6920387 A JP 6920387A JP H075933 B2 JPH075933 B2 JP H075933B2
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- composite material
- heat resistant
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は，超耐熱複合材料に関するものである。
従来，耐熱材料としては純モリブデン（Mo）又はモリブ
デン（Mo）にアルミニュウム（Al），シリコン（Si），
カリウム（Ｋ）を添加したモリブデン合金材料，或いは
Moにチタン（Ti），ジルコニウム（Zi），カーボン
（Ｃ）を添加したモリブデン合金材料等が最良品として
用いられており，かつ,Moに前記した元素の他に色々な
元素を添加したモリブデン合金材料の開発も進められて
きた。
デン（Mo）にアルミニュウム（Al），シリコン（Si），
カリウム（Ｋ）を添加したモリブデン合金材料，或いは
Moにチタン（Ti），ジルコニウム（Zi），カーボン
（Ｃ）を添加したモリブデン合金材料等が最良品として
用いられており，かつ,Moに前記した元素の他に色々な
元素を添加したモリブデン合金材料の開発も進められて
きた。
従来の純モリブデン及びモリブデン合金材料は高温度で
長時間使用すると再結晶が生じるために脆化して耐熱強
度が低下して，容易に変形してしまうため高温度での使
用に耐えられないため高温度で長時間使用可能な材料の
開発が望まれていたが，今だに十分満足のいく材料の開
発は出来ていないのが実情である。
長時間使用すると再結晶が生じるために脆化して耐熱強
度が低下して，容易に変形してしまうため高温度での使
用に耐えられないため高温度で長時間使用可能な材料の
開発が望まれていたが，今だに十分満足のいく材料の開
発は出来ていないのが実情である。
本発明によれば，純Moからなる耐熱層と，該耐熱層内に
介在するＷを含む耐熱強度制御層と，前記耐熱層と耐熱
強度制御層との中間部に含まれる結合層とを有し，前記
耐熱層の耐熱強度に応じて前記耐熱強度制御層の層厚の
比率が選択されていることを特徴とする超耐熱複合材料
が得られる。ここで，本発明において，耐熱強度制御層
はMo及びＷの固溶相からなり，その厚さは,1μｍ以上が
好ましく，更に好ましくは,10〜100μｍである。
介在するＷを含む耐熱強度制御層と，前記耐熱層と耐熱
強度制御層との中間部に含まれる結合層とを有し，前記
耐熱層の耐熱強度に応じて前記耐熱強度制御層の層厚の
比率が選択されていることを特徴とする超耐熱複合材料
が得られる。ここで，本発明において，耐熱強度制御層
はMo及びＷの固溶相からなり，その厚さは,1μｍ以上が
好ましく，更に好ましくは,10〜100μｍである。
以下，本発明の実施例について説明する。
まず，材料として，耐熱材粉末である380gのモリブデン
（Mo）粉末を２個と，耐熱強度制御材粉末である720gの
タングステン（Ｗ）粉末を１個用意する。
（Mo）粉末を２個と，耐熱強度制御材粉末である720gの
タングステン（Ｗ）粉末を１個用意する。
この２種の材料を，横100mm×縦100mmの金型内に,Mo−
Ｗ−Moの３層となるように，まず380gのモリブデン（M
o）粉末を装入し，続いて720gのタングステン（Ｗ）粉
末を装入し，最後に380gのモリブデン（Mo）粉末を装入
する。
Ｗ−Moの３層となるように，まず380gのモリブデン（M
o）粉末を装入し，続いて720gのタングステン（Ｗ）粉
末を装入し，最後に380gのモリブデン（Mo）粉末を装入
する。
この３層としたMo−Ｗ−Moを金型内で圧縮成形してMoと
Ｗを複合させる。
Ｗを複合させる。
金型内で圧縮成形したMo−Ｗ−Moの成形体を水素雰囲気
中で,1800〜2300℃の温度範囲で20〜50時間の間接焼結
を行う。
中で,1800〜2300℃の温度範囲で20〜50時間の間接焼結
を行う。
このようにして焼結した焼結体の焼結後の耐熱層である
Mo層は，厚さ4mm×横100m×縦100mm,また耐熱強度制御
層であるＷ層は，厚さ3mm×横100mm×縦100mmで，全体
の厚さは11mmであった。
Mo層は，厚さ4mm×横100m×縦100mm,また耐熱強度制御
層であるＷ層は，厚さ3mm×横100mm×縦100mmで，全体
の厚さは11mmであった。
この焼結体を1500〜2000℃まで加熱して，圧延機によっ
て熱間圧延し，繊維構造組織とする加工処理を施した。
て熱間圧延し，繊維構造組織とする加工処理を施した。
第２図は,3層としたMo−Ｗ−Moの圧延前と圧延後の各層
の圧延による圧延率（減少率）を示したものである。
の圧延による圧延率（減少率）を示したものである。
第２図からわかるように,MoはＷに比較して延びが大き
い。従って，厚さは減少しやすいことがわかる。
い。従って，厚さは減少しやすいことがわかる。
この熱間圧延した複合材料を後処理として，水素雰囲気
中で,1000℃で30分間保持して焼鈍した後，弗酸1:硝酸
１の水溶液に30秒浸水して酸化物を除去した。
中で,1000℃で30分間保持して焼鈍した後，弗酸1:硝酸
１の水溶液に30秒浸水して酸化物を除去した。
この複合材料を再び300〜1500℃の温度に加熱して冷間
圧延した。
圧延した。
なお，冷間圧延温度を300〜1500℃としたのは,Wの再結
晶温度が約1500℃と考えられるので冷間圧延温度はその
再結晶温度以下とした。
晶温度が約1500℃と考えられるので冷間圧延温度はその
再結晶温度以下とした。
第１図は，本発明による複合材料成形品の概略図を示す
もので,a,cはMo層,bはＷ層である。ａとｂとの間，及び
ｂとｃとの間に,Mo−Ｗ合金層が形成されている。
もので,a,cはMo層,bはＷ層である。ａとｂとの間，及び
ｂとｃとの間に,Mo−Ｗ合金層が形成されている。
第３図は本発明のタングステンとモリブデンの境界面の
顕微鏡写真で，同写真からわかるように境界面には１μ
ｍ以上のタングステンとモリブデンの合金層が結合層と
して形成されている。この結合層は第３図から明らかな
通り,MoとＷとの固溶層からなり，その厚さは，接合強
度，接合する金属の熱膨脹係数の相違による熱応力割れ
を防止するために,10〜100μｍであることが好ましい。
顕微鏡写真で，同写真からわかるように境界面には１μ
ｍ以上のタングステンとモリブデンの合金層が結合層と
して形成されている。この結合層は第３図から明らかな
通り,MoとＷとの固溶層からなり，その厚さは，接合強
度，接合する金属の熱膨脹係数の相違による熱応力割れ
を防止するために,10〜100μｍであることが好ましい。
第４図はMo層とＷ層の比率を変え，圧延率40％の試料を
作製し，高温1000℃の温度で引張試験を行い，その時の
引張強さ（N/mm2）を示す。図示のように,W層の層厚比
率を変えることによって，耐熱強度，及び高温引張強さ
は制御される。
作製し，高温1000℃の温度で引張試験を行い，その時の
引張強さ（N/mm2）を示す。図示のように,W層の層厚比
率を変えることによって，耐熱強度，及び高温引張強さ
は制御される。
第５図はMo層とＷ層の比率を1:1.3:1にし，焼結体と本
発明品の圧延率40％の物と本発明品の圧延率40％の物を
2000℃で１時間の熱処理を行い,W層の繊維組織を完全に
再結晶させた物を高温引張強さを示している。図示のよ
うに，耐熱制御層のＷが再結晶温度以上に加熱される
と，高温引張強さは低下される。
発明品の圧延率40％の物と本発明品の圧延率40％の物を
2000℃で１時間の熱処理を行い,W層の繊維組織を完全に
再結晶させた物を高温引張強さを示している。図示のよ
うに，耐熱制御層のＷが再結晶温度以上に加熱される
と，高温引張強さは低下される。
［発明の効果］ この発明によれば，断熱層であるMo層に耐熱強度制御層
であるＷ層を挾んだMo−Ｗ−Moの超耐熱複合材料とした
ことにより耐熱強度を高めることができる。また,W層の
厚さを調整する事により耐熱強度をコントロールするこ
とができると共に，表面層は比較的加工性の良い純Mo層
で形成しているから，従来のMo合金では硬度が高くなり
加工が難しいホーニング等の表面処理も比較的容易に行
なえる。よってＷ層の厚さとMo層の厚さを任意に選定す
ることにより耐熱強度と加工性の双方を兼ね備えた耐熱
材料を得ることができる。尚,WとMoの境界面には,Mo−
Ｗ合金からなる結合層を有するから密着力も大である。
であるＷ層を挾んだMo−Ｗ−Moの超耐熱複合材料とした
ことにより耐熱強度を高めることができる。また,W層の
厚さを調整する事により耐熱強度をコントロールするこ
とができると共に，表面層は比較的加工性の良い純Mo層
で形成しているから，従来のMo合金では硬度が高くなり
加工が難しいホーニング等の表面処理も比較的容易に行
なえる。よってＷ層の厚さとMo層の厚さを任意に選定す
ることにより耐熱強度と加工性の双方を兼ね備えた耐熱
材料を得ることができる。尚,WとMoの境界面には,Mo−
Ｗ合金からなる結合層を有するから密着力も大である。
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の複合材料の概略図，第２図はMo−Ｗ−
Moの圧延前と圧延後の各層の圧延による圧延率を示す
図，第３図はＷとMoの境界付近の金属組織を表わす顕微
鏡写真である。第４図は本発明品の効果を示す図であ
り,Mo層とＷ層の比率を変え，圧延率40％の試料を作製
し，高温1000℃の温度で引張試験を行った時の引張強さ
（N/mm2）を示している。また，第５図は本発明品の効
果の説明の供せられる図であり,Mo層とＷ層の比率を1:
1.3:1にし，焼結体と本発明品の圧延率40％の物と本発
明品の圧延率40％の物を2000℃で１時間の熱処理を行
い,W層の繊維組織を完全に再結晶させた物を高温引張強
さを示している。 a,c:Mo層,b:W層。
Moの圧延前と圧延後の各層の圧延による圧延率を示す
図，第３図はＷとMoの境界付近の金属組織を表わす顕微
鏡写真である。第４図は本発明品の効果を示す図であ
り,Mo層とＷ層の比率を変え，圧延率40％の試料を作製
し，高温1000℃の温度で引張試験を行った時の引張強さ
（N/mm2）を示している。また，第５図は本発明品の効
果の説明の供せられる図であり,Mo層とＷ層の比率を1:
1.3:1にし，焼結体と本発明品の圧延率40％の物と本発
明品の圧延率40％の物を2000℃で１時間の熱処理を行
い,W層の繊維組織を完全に再結晶させた物を高温引張強
さを示している。 a,c:Mo層,b:W層。
Claims (8)
- 【請求項１】純Moからなる複数の耐熱層と，前記耐熱層
内に介在するＷを含む耐熱強度制御層と，前記耐熱層と
耐熱強度制御層との中間部に含まれる結合層とを有し，
前記耐熱層の耐熱強度に応じて前記耐熱強度制御層の層
厚の比率が選択されていることを特徴とする超耐熱複合
材料。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載の超耐熱複合材
料において，前記耐熱強度制御層の層厚は,1mm以上であ
ることを特徴とする超耐熱複合材料。 - 【請求項３】特許請求の範囲第１項又は第２項記載の超
耐熱複合材料において，前記耐熱強度制御層は，繊維構
造組織であることを特徴とする超耐熱複合材料。 - 【請求項４】特許請求の範囲第１項〜第３項記載のいず
れかの耐熱複合材料において，前記結合層はMo−Ｗ合金
であることを特徴とする超耐熱複合材料。 - 【請求項５】特許請求の範囲第１項〜第４項記載のいず
れかの超耐熱複合材料において，前記結合層の層厚は,1
μｍ以上であることを特徴とする超耐熱複合材料。 - 【請求項６】純Moからなる耐熱材粉末の内部にＷを含む
耐熱強度制御材粉末を積層した複合材粉末を準備する準
備工程と，該複合材粉末を圧縮成型して複合した後，焼
結して，純Moからなる耐熱層とＷを含む耐熱強度制御層
とを生成し，同時に，該耐熱層と耐熱強度制御層との中
間部にMo−Ｗからなる結合層を生成したなる焼結体を形
成する焼結工程と，該焼結体に加工処理を施す加工処理
工程とを含むことを特徴とする超耐熱複合材料の製造方
法。 - 【請求項７】特許請求の範囲第６項記載の超耐熱複合材
料の製造方法において，前記加工処理工程は、圧延加工
であることを特徴とする超耐熱複合材料の製造方法。 - 【請求項８】特許請求の範囲第６項記載の超耐熱複合材
料ぼ製造方法において，前記加工処理処理工程は，鍛造
加工であることを特徴とする超耐熱複合材料の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62069203A JPH075933B2 (ja) | 1987-03-25 | 1987-03-25 | 超耐熱複合材料とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62069203A JPH075933B2 (ja) | 1987-03-25 | 1987-03-25 | 超耐熱複合材料とその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63235410A JPS63235410A (ja) | 1988-09-30 |
| JPH075933B2 true JPH075933B2 (ja) | 1995-01-25 |
Family
ID=13395935
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62069203A Expired - Lifetime JPH075933B2 (ja) | 1987-03-25 | 1987-03-25 | 超耐熱複合材料とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH075933B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT3834U1 (de) * | 1999-05-21 | 2000-08-25 | Plansee Ag | Thermisch hochbelastbares bauteil |
-
1987
- 1987-03-25 JP JP62069203A patent/JPH075933B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63235410A (ja) | 1988-09-30 |
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