JPH0790465A - Composite body of refractory and metal and its manufacture - Google Patents

Composite body of refractory and metal and its manufacture

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JPH0790465A
JPH0790465A JP5273265A JP27326593A JPH0790465A JP H0790465 A JPH0790465 A JP H0790465A JP 5273265 A JP5273265 A JP 5273265A JP 27326593 A JP27326593 A JP 27326593A JP H0790465 A JPH0790465 A JP H0790465A
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JP
Japan
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refractory
metal
pellets
metal composite
pellet
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Application number
JP5273265A
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Japanese (ja)
Inventor
Mitsue Koizumi
光恵 小泉
Mitsuyuki Oyanagi
満之 大柳
Akira Hosomi
暁 細見
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ISHIZUKA KENKYUSHO
Ishizuka Research Institute Ltd
Original Assignee
ISHIZUKA KENKYUSHO
Ishizuka Research Institute Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To infiltrate a molten intermetallic compound into skeletal space of a refractory and to make a composite body dense by mixing metallic powder composed of Al and Ni with the refractory particles, pelletizing, charging the pelletized material into a metallic mold and executing combustion reaction. CONSTITUTION:The metallic powder composed of Al and Ni and the refractory particles of one or more kinds of carbine, boride and nitride of metals selected from Ti, Zr, Ta, Nb, Si, Cr, W and Mo which can produce the alloy or the intermetallic compound with Al and Ni, are mixed, compacted and pelletized. The pellets 3 are charged into the combustion-sintering metallic mold device 1 and mixed powder 4 of Ti and C is charged around the pellet 3 and molding sane 5 is filled into the remaining space. A graphite ribon 6 is set at the upper ends of the pellets 3 and electric current is conducted to the graphite ribon 6 and ignition is executed to the pellets 3. When the pellets 3 become high temp., rapid pressurization is executed. The metallic material is fluidized by the reactional heat and the skeletal structural body of refractory compound is formed, and also, the structural space is filled by the flowing metallic material.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】 本発明は耐火物と金属との複合
体およびその製造法、特に燃焼法による製法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a composite of a refractory material and a metal and a method for producing the same, and more particularly to a production method by a combustion method.

【0002】[0002]

【従来の技術】 耐火物と金属との複合体は、両材料の
特性を併せ持つ新素材として構造材その他としての用途
に有用である。このような複合体の製造法の一つとし
て、いわゆる燃焼合成(SHS)法が公知である。これ
はある種の物質間の反応において、出発材料の一部分に
着火して反応をスタートさせると、以後は発生する強い
反応熱の伝達により未反応部分の温度が上昇し、これに
つれて反応が伝播して継続する現象を利用するものであ
る。この技術は、特に融点が約2000℃以上の化合物
の調製が容易に行える点で有利なため、Ti、Zr、T
a、Si等の第IV族またはV族金属の炭化物、窒化
物、ホウ化物、ケイ化物、酸化物、金属間化合物等、各
種の機能材料の合成に利用されている。
2. Description of the Related Art A composite of refractory and metal is useful as a structural material and the like as a new material having the characteristics of both materials. A so-called combustion synthesis (SHS) method is known as one of the methods for producing such a composite. This is because, in the reaction between certain substances, when a part of the starting material is ignited to start the reaction, the temperature of the unreacted part increases due to the transfer of strong reaction heat generated thereafter, and the reaction propagates accordingly. It utilizes the phenomenon that continues. This technique is particularly advantageous in that a compound having a melting point of about 2000 ° C. or higher can be easily prepared, and therefore Ti, Zr, T
It is used for the synthesis of various functional materials such as carbides, nitrides, borides, silicides, oxides and intermetallic compounds of group IV or V metals such as a and Si.

【0003】 この燃焼合成法においては、断熱に近い
状態で短時間に発生する大きな熱を利用して、上記高融
点材料の合成と焼結とが同時に、または経時的に加圧下
で実施される。加圧方法としては、プレス機械などを利
用した静圧加圧や衝撃加圧による方法や、HIP装置を
用いた等方加圧方法、金型内に入れた鋳物砂を介して、
プレス機械による加圧力を成型物の周囲に作用させる擬
HIP法が提案されている。
In this combustion synthesis method, large heat generated in a short time in a state close to adiabaticity is used to synthesize and sinter the high melting point material at the same time or under pressure over time. . As a pressurizing method, a method by static pressure or impact pressing using a press machine, an isotropic pressurizing method using a HIP device, a molding sand put in a mold,
A pseudo HIP method has been proposed in which a pressure applied by a press machine is applied to the periphery of a molded product.

【0004】 燃焼合成反応の開始は、混合粉未を所定
の形状に加圧成型した成型体の一端に、電熱ヒーターな
どの熱源を接触させて着火する方法、成型体の一端に接
して、発熱反応を生じる混合粉末を着火剤として置き、
これに着火することによって生じた大きな熱源で、成型
体に着火する方法、成型体の周囲に配置した熱源(例え
ば電熱ヒーター)による加熱で、発火させる方法が知ら
れている。また燃焼反応による発熱量が少ない場合に
は、上記のように成型体の周囲に配置した熱源を補助熱
源として用い、主熱源による着火を容易にすることも広
く用いられている。
The start of the combustion synthesis reaction is carried out by contacting a heat source such as an electric heater with one end of a molded body obtained by press molding the unmixed powder into a predetermined shape to ignite it, or contacting one end of the molded body to generate heat. Place the mixed powder that causes the reaction as an ignition agent,
There are known a method of igniting a molded body with a large heat source generated by igniting this and a method of igniting by heating with a heat source (for example, an electric heater) arranged around the molded body. Further, when the amount of heat generated by the combustion reaction is small, it is also widely used that the heat source arranged around the molded body as described above is used as an auxiliary heat source to facilitate ignition by the main heat source.

【0005】 燃焼合成反応による生成物が、反応熱に
よって溶融または軟化する場合には、上記の燃焼合成焼
結方法によって、緻密な焼結体を得ることが可能であ
る。しかし例えばチタン粉末とカーボン粉末との混合物
から炭化チタンの焼結体を作成する場合には、生成物は
多孔質となり、緻密な物質を得るのが困難である。この
理由は、炭化物の融点が高いことに加えて、比較的
低温においてもTiとCとの固相反応によってTiCが
生じ、これが比較的強固な網目構造を呈するためと考え
られる。この場合加圧によってある程度の緻密化はでき
ても、実質的に気孔のない焼結体を得ることは不可能で
あった。同様のことが、他の高融点材料の合成について
も言える。
When the product of the combustion synthesis reaction is melted or softened by the reaction heat, a dense sintered body can be obtained by the above-mentioned combustion synthesis sintering method. However, for example, when a titanium carbide sintered body is prepared from a mixture of titanium powder and carbon powder, the product becomes porous and it is difficult to obtain a dense substance. The reason for this is considered to be that, in addition to the high melting point of the carbide, TiC is generated by the solid-phase reaction between Ti and C even at a relatively low temperature, and this has a relatively strong network structure. In this case, although it was possible to densify to some extent by pressurization, it was impossible to obtain a sintered body having substantially no pores. The same applies to the synthesis of other refractory materials.

【本発明の目的】[Purpose of the present invention]

【0006】 したがって本発明の目的の一つは、上記
の炭化チタンのように燃焼合成法による緻密な焼結体の
製造が困難な耐火物の緻密化された焼結体、特に耐火物
の骨格間の間隙に、Ti−Al合金(金属間化合物)の
融液を溶浸によって充填させ、金属相で緻密化した構造
材料を得ることにある。また別の目的は、この際特に金
属相に超砥粒を分散させることにより、研摩材や機能材
として有用な新規な素材を得ることにある。
Therefore, one of the objects of the present invention is to densify a refractory material such as the above-mentioned titanium carbide in which it is difficult to produce a dense sintered material by a combustion synthesis method, especially a skeleton of the refractory material. The gap between them is filled with a melt of Ti—Al alloy (intermetallic compound) by infiltration to obtain a structural material densified with a metal phase. Another object is to obtain a new material useful as an abrasive or a functional material by dispersing superabrasive grains in the metal phase.

【0007】 本発明の焼結体の製造に際しては、まず
耐火物を形成するための材料、例えば金属チタンと炭
素、それに(比較的低融点)合金形成のための添加元
素、例えばアルミニウムの混合粉末、或はチタンと炭
素、チタンとアルミニウムの混合粉末を用意する。これ
には必要に応じてダイヤモンドや立方晶窒化硼素のよう
な超砥粒を混合しておくことができる。
In producing the sintered body of the present invention, first, a mixed powder of a material for forming a refractory material, for example, titanium metal and carbon, and an additive element for forming an alloy (relatively low melting point), for example, aluminum. Alternatively, a mixed powder of titanium and carbon or titanium and aluminum is prepared. If necessary, superabrasive grains such as diamond and cubic boron nitride can be mixed in this.

【0008】 上記混合粉末から金型成型により所定形
状のペレットを作成し、ペレットよりも多少大きい内寸
法を持つ焼結用の金型に入れ、この金型とペレットとの
隙間に鋳物砂を充填し、さらにペレットの一端に着火用
のヒーターを接触させる。
Pellets of a predetermined shape are prepared from the above-mentioned mixed powder by die molding, placed in a sintering die having an inner size slightly larger than the pellets, and a molding sand is filled in a gap between the die and the pellets. Then, one end of the pellet is contacted with a heater for ignition.

【0009】 目的・用途に応じて金属相中全体、ある
いは表層部にダイヤモンドや立方晶窒化硼素等の超砥粒
を含有させることができる。これは原料粉末の混合の
際、或は作用面に超砥粒が分散して存在するように、ペ
レットを最終生成物の成型する際に成型金型中に配置す
ることにより行なうことができる。この方法は研摩材、
その他耐摩耗性の材料の作成に利用可能である。
Superabrasive grains such as diamond or cubic boron nitride can be contained in the entire metal phase or in the surface layer portion depending on the purpose and application. This can be done during the mixing of the raw material powders or by placing the pellets in a molding die during the molding of the final product so that the superabrasives are dispersed on the working surface. This method is
It can also be used to make other wear resistant materials.

【0010】 ペレットの表面層に超砥粒層が含有され
ている場合には、ペレットと鋳物砂との間に、高融点金
属箔または板、または黒鉛板を配置することにより、ダ
イヤモンド含有層が鋳物砂に起因する不純物で汚染され
るのを防止する。また超砥粒層を、熱伝導性および熱容
量の大きな金属またはセラミックスに、直接または間接
に接触させて発生熱の一部を逃がす等の措置を採ること
により、多量の熱が超砥粒に伝わってダイヤモンドや立
方晶窒化硼素が低圧相へ転移するのを防止するのが好ま
しい。
When the surface layer of the pellet contains a super-abrasive grain layer, a diamond-containing layer can be formed by disposing a refractory metal foil or plate or a graphite plate between the pellet and the molding sand. Prevents contamination with impurities resulting from foundry sand. In addition, a large amount of heat is transferred to the superabrasive grains by taking measures such as directly or indirectly contacting the superabrasive grain layer with metal or ceramics having a large thermal conductivity and heat capacity to release a part of the generated heat. It is preferable to prevent the diamond and cubic boron nitride from transforming to the low pressure phase.

【0011】 材料の充填の終わった焼結金型を、加圧
装置内に置き、加圧を行わない状態または軽く加圧した
状態で、上記着火用のヒーターに通電して、ペレットの
燃焼を開始する。燃焼が始まって一定時間(数秒)の後
に、焼結金型を加圧して、溶融ないし半溶融状態のペレ
ットを圧縮・成型する。
The sintering die filled with the material is placed in a pressurizing device, and in a state where no pressure is applied or a state where light pressure is applied, the heater for ignition is energized to burn the pellets. Start. After a certain time (several seconds) from the start of combustion, the sintering die is pressurized to compress and mold the molten or semi-molten pellets.

【0012】 最終製品の成型・焼結工程において、反
応による発熱量が小さい場合に発熱を補うために、ある
いは冷却速度を緩和するために、ペレットの周囲に補助
熱源を配置することも有効である。さらに、この目的の
ために燃焼反応を利用することも可能である。例えば成
型ペレットを焼結金型内に配置する際に、SHS反応を
生じる混合粉末を、ペレットに隣接して周囲に、または
鋳物砂と混合して配置し、ペレットとほぼ同時に着火し
て、工程進行中の反応系に熱を補給し、或は冷却中に熱
を加えて生成物の徐冷を行なうことにより、急速な冷却
によって焼結ペレットが割れるのを防止する。なおこの
補助熱源の燃焼生成物は、鋳物砂と共に加圧媒体として
用いることができる。
In the molding / sintering process of the final product, it is also effective to dispose an auxiliary heat source around the pellets in order to compensate the heat generation when the amount of heat generated by the reaction is small or to moderate the cooling rate. . Furthermore, it is also possible to utilize combustion reactions for this purpose. For example, when placing molded pellets in a sintering mold, a mixed powder that undergoes an SHS reaction is placed adjacent to the pellets in the surroundings or mixed with foundry sand and ignited at about the same time as the pellets, By supplementing the ongoing reaction system with heat or by adding heat during cooling to gradually cool the product, cracking of the sintered pellet due to rapid cooling is prevented. The combustion product of this auxiliary heat source can be used as a pressurizing medium together with foundry sand.

【0013】 本発明の複合材において、緻密化は、骨
格間隙が金属相で充填されることにより進行する。した
がって原料の配合において十分な液相が得られるように
考慮することにより、緻密化のための加圧操作を省くこ
とができる。例えば、複合材としてTi−Al−C系を
用いた場合、Ti−Al合金の融点が1460℃である
ことから、この系の燃焼合成反応による発熱は、系の温
度をTiCの融点(3070℃)まで上げるには足りな
くても、通常TiAl合金の液相形成には十分である。
したがってこの場合、液相の介在および溶浸による緻密
化が達成される。
In the composite material of the present invention, the densification proceeds by filling the skeleton gap with the metal phase. Therefore, the pressure operation for densification can be omitted by considering so as to obtain a sufficient liquid phase in the blending of the raw materials. For example, when a Ti—Al—C system is used as the composite material, the melting point of the Ti—Al alloy is 1460 ° C. Therefore, the heat generated by the combustion synthesis reaction of this system is the melting point of TiC (3070 ° C.). However, it is usually sufficient for forming a liquid phase of a TiAl alloy.
Therefore, in this case, densification by the interposition of liquid phase and infiltration is achieved.

【0014】 得られる複合材の緻密化の程度は、材料
中に含有される金属相成分の割合によって変化する。一
例としてTiC/TiAl複合材料の製作の場合につい
て、かさ密度のTiAl成分の割合に対する変動を、理
論密度(破線)と共に図1に示す。ペレットへの荷重負
荷は100MPaとした。ここに示されているように、
TiAl含有率約30〜80モル%の範囲で、理論密度
に近い生成物が得られる。
The degree of densification of the obtained composite material changes depending on the ratio of the metal phase component contained in the material. As an example, in the case of manufacturing a TiC / TiAl composite material, the variation of the bulk density with respect to the ratio of the TiAl component is shown in FIG. 1 together with the theoretical density (broken line). The load applied to the pellet was 100 MPa. As shown here,
In the range of the TiAl content of about 30 to 80 mol%, a product close to the theoretical density is obtained.

【0015】 本発明によりダイヤモンド含有工具を製
作する場合には、耐火物として炭化チタン、金属相とし
てTiAl合金を用いるのが有効である。この場合、ダ
イヤモンド粒子は粒子表面に形成されたTiCを介して
マトリックスと化学的に結合するので、強力な保持力が
達成される。従って粒子の脱落に到るまでの有効利用期
間が長くなると共に、粒子のマトリックスからの突き出
し量を大きくすることも可能で、切屑の除去や冷却液の
通路のために十分な空間を取ることができ、工具性能が
向上する。
When manufacturing the diamond-containing tool according to the present invention, it is effective to use titanium carbide as the refractory and TiAl alloy as the metal phase. In this case, the diamond particles are chemically bonded to the matrix via TiC formed on the surface of the particles, so that a strong holding force is achieved. Therefore, it is possible to increase the effective utilization period until particles come off, and it is also possible to increase the amount of protrusion of particles from the matrix, and it is possible to secure sufficient space for chip removal and coolant passage. The tool performance is improved.

【0016】 ダイヤモンド研削工具の製造において
は、砥粒粒子とマトリックスとの間に化学的結合を伴う
強力な接着が生じるので、ダイヤモンド粒子はマトリッ
クスへの埋込率が0に近い面接触の形態でも十分な保持
が行なわれるので、作用面全体が実貢的にダイヤモンド
のみからなる有効な工具を得ることができる。
In the production of diamond grinding tools, a strong bond with a chemical bond occurs between the abrasive particles and the matrix, so that the diamond particles are even in the form of surface contact where the embedding rate in the matrix is close to zero. Since sufficient holding is performed, it is possible to obtain an effective tool in which the entire working surface is practically made of only diamond.

【0017】 従来のダイヤモンド研削工具の製造工程
において、ダイヤモンドをチタンと接触させて加熱する
と、ダイヤモンドの炭素原子とチタンとの反応によりダ
イヤモンドが侵食されて多数の空孔が形成され、その結
果、粒子強度の低下という問題がしばしば生じている。
しかし上記本発明方法においては高温反応が短時間で完
結するので、このようなダイヤモンド粒子の侵食はごく
僅かであり、粒子の強度低下というこの問題は、実質的
に解決されている。
In a conventional diamond grinding tool manufacturing process, when diamond is brought into contact with titanium and heated, the reaction between carbon atoms of the diamond and titanium causes the diamond to be eroded to form a large number of vacancies. The problem of reduced strength often occurs.
However, since the high temperature reaction is completed in a short time in the above-mentioned method of the present invention, such erosion of diamond particles is very small, and this problem of particle strength reduction is substantially solved.

【0018】 また、金属ニッケルも高温では接触して
いるダイヤモンドを黒鉛化する有害な物質であるが、本
発明においてはニッケル含有粒子をマトリックスや工具
の支持材としてダイヤモンドと密着配置して高温処理し
ても、実質上黒鉛化の進行は認められない。これはダイ
ヤモンドの表面を覆っているTiC膜が、CおよびNi
の拡散に対するバリヤーとして機能しているためと考え
られる。次に本発明の実施例を示す。
Metallic nickel is also a harmful substance that graphitizes diamond that is in contact at high temperature, but in the present invention, nickel-containing particles are closely arranged with diamond as a matrix or tool supporting material and subjected to high temperature treatment. However, substantially no graphitization is observed. This is because the TiC film covering the surface of the diamond is C and Ni.
It is thought that this is because it functions as a barrier against the diffusion of. Next, examples of the present invention will be described.

【実施例1】[Example 1]

【0019】 粒径22μmTi粉未、粒径7μmの黒
鉛粉末、および粒度300−メッシュのAl粉末を、重
量比でTi:C:Al=73:11:16秤取し、十分
に混合して出発材料とした。これはTiC/TiAl換
算で50/50vol%組成に相当する。この混合粉末
を金型に入れてプレス成型し、直径16mm高さ4mm
のペレットを作成した。焼結には図2の焼結金型装置1
を用いた。本装置の雌型部2は内径30mm、高さ60
mmであって、ペレット3の周囲には1mm厚さで、重
量%でTi:C=80:20の混合粉末4を配置し、残
りの空間には鋳物砂5を満たした。またペレットの上端
に接して黒鉛リボン6を配置し、点火用とした。
A Ti powder having a particle size of 22 μm, a graphite powder having a particle size of 7 μm, and an Al powder having a particle size of 300-mesh were weighed in a weight ratio of Ti: C: Al = 73: 11: 16, and sufficiently mixed to start. I used it as a material. This corresponds to a 50/50 vol% composition in terms of TiC / TiAl. This mixed powder is put into a mold and press-molded, and the diameter is 16 mm and the height is 4 mm.
Pellets were prepared. For sintering, the sintering die device 1 shown in FIG.
Was used. The female mold part 2 of this device has an inner diameter of 30 mm and a height of 60.
The mixed powder 4 having a thickness of 1 mm and a weight ratio of Ti: C = 80: 20 was arranged around the pellet 3, and the remaining space was filled with molding sand 5. Further, a graphite ribbon 6 was arranged in contact with the upper end of the pellet for ignition.

【0020】 組み立ての終わった焼結金型を一軸加圧
の油圧プレス装置に取り付け、加圧用のピストンを押し
付けない状態で黒鉛リボンに通電することにより、ペレ
ットに点火した。点火から5秒経過し、ペレット全体が
高温となった時点で油圧プレスにより急速加圧を行い、
約100MPaの荷重をペレットに30秒間継続的に負
荷した。熱電対の指示によると、ペレットの最高温度は
瞬間的に1700℃に達した。生成物は金属光沢を呈
し、研摩面における硬度はビッカース硬さ8〜12GP
aであった。またこの面には光学顕微鏡観察でポアの存
在は認められなかった。
The assembled sintered mold was attached to a uniaxially pressurized hydraulic press device, and the graphite ribbon was energized without pressing the pressing piston to ignite the pellets. 5 seconds after ignition, when the temperature of the whole pellet became high, rapid pressurization was performed with a hydraulic press,
A load of about 100 MPa was continuously applied to the pellet for 30 seconds. The maximum temperature of the pellet instantaneously reached 1700 ° C. according to the thermocouple instructions. The product exhibits a metallic luster, and the hardness on the polished surface is Vickers hardness of 8 to 12 GP.
It was a. The presence of pores was not observed on this surface by optical microscope observation.

【0021】 本実施例における、点火後の経過時間に
対するペレットの測定温度および負荷荷重を図3に示
す。
FIG. 3 shows the measured temperature and load of the pellets with respect to the elapsed time after ignition in this example.

【実施例2】Example 2

【0022】 実施例1と同じ出発材料を用いてペレッ
トを作成した。但しペレット成型の際に、平均粒径10
0μmの合成ダイヤモンド砥粒を、上記の混合粉末に対
して15vol%添加し、十分に混合してから成型金型
へ充墳し、ペレットとした。焼結金型装置、焼結方法は
実施例1と同じものを用いた。得られた焼結ペレットの
研摩面について実施した光学顕微鏡観察では、マトリツ
クス中にダイヤモンド粒子がほぼ均一に分布しており、
ダイヤモンド粒子表面には黒鉛化が認められなかった。
またマトリックス部には、各ダイヤモンドについてボン
ドテールが観察され、本生成物によるマトリックスで、
ダイヤモンドの十分な保持ができることが明らかになっ
た。このペレットを保持具に取り付け、セラミツクスの
端面研削に供した。
Pellets were made using the same starting materials as in Example 1. However, when pelletizing, an average particle size of 10
Synthetic diamond abrasive grains of 0 μm were added to the above mixed powder in an amount of 15 vol% and sufficiently mixed, and then filled in a molding die to form pellets. The same sintering die apparatus and sintering method as in Example 1 were used. Optical microscope observation performed on the polished surface of the obtained sintered pellets, diamond particles are distributed almost uniformly in the matrix,
No graphitization was observed on the surface of the diamond particles.
In the matrix part, bond tails are observed for each diamond, and the matrix of this product
It has been revealed that the diamond can be sufficiently retained. The pellets were attached to a holder and subjected to end face grinding of ceramics.

【実施例3】Example 3

【0023】 実施例1と同じ出発材料を用いてペレッ
トを作成した。但しペレット成型の際に、成型金型の下
部に粒径100μmの合成ダイヤモンF300mgを予
め充填した。焼結金型装置、焼結方法も実施例1とほぼ
同じであるが、ペレットの下部(即ち合成ダイヤモンド
側)に、内径16mm、縁の高さ2mmの金属タンタル
製のコップ(板厚50μm)を被せて、ダイヤモンドの
保護層とし、このコップの底に接して、直径16mm高
さ10mmの焼結アルミナ製円盤を配置し、冷却体とし
た。得られた焼結ペレットは片面に約1mm厚さのダイ
ヤモンド含有層を有していた。光学顕微鏡による観察で
はダイヤモンド表面に黒鉛化は認められず、この場合も
マトリックスによるダイヤモンド保持強度が十分である
ことが推定された。得られたペレットは所定のサイズに
加工し、切削バイトとして用いたが、別の形状では厚み
測定装置の検出端、および台として使用した。
Pellets were made using the same starting materials as in Example 1. However, during pellet molding, 300 mg of synthetic diamond F having a particle size of 100 μm was previously filled in the lower part of the molding die. The sintering die device and the sintering method are almost the same as in Example 1, but a metal tantalum cup (plate thickness 50 μm) having an inner diameter of 16 mm and an edge height of 2 mm is provided in the lower part of the pellet (that is, the synthetic diamond side). Was covered with it to form a diamond protective layer, and a disc made of sintered alumina having a diameter of 16 mm and a height of 10 mm was placed in contact with the bottom of the cup to prepare a cooling body. The obtained sintered pellet had a diamond-containing layer having a thickness of about 1 mm on one side. No graphitization was observed on the diamond surface by observation with an optical microscope, and in this case as well, it was presumed that the diamond retention strength by the matrix was sufficient. The obtained pellet was processed into a predetermined size and used as a cutting tool, but in another shape, it was used as a detection end and a stand of a thickness measuring device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明によるTiC/TiAl複合材料の製
作において、含有TiA成分の割合に対する生成ペレッ
トのかさ密度の変動。
FIG. 1 shows the variation of the bulk density of the produced pellet with respect to the ratio of the contained TiA component in the production of the TiC / TiAl composite material according to the present invention.

【図2】 実施例で使用した焼結金型装置の概略断面
図。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a sintering die device used in Examples.

【図3】 点火後の経過時間に対して示した、実施例1
におけるペレットの測定温度および負荷荷重。
FIG. 3 Example 1 plotted against elapsed time after ignition
Temperature and applied load of pellets in.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 焼結金型装置 2 雌型部 3 ペレット 4 Ti−C混合粉末 5 鋳物砂 6 黒鉛リボン 1 Sintered Mold Device 2 Female Mold Part 3 Pellets 4 Ti-C Mixed Powder 5 Foundry Sand 6 Graphite Ribbon

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大柳 満之 滋賀県大津市大萱1−9−14メゾンエイコ ー瀬田 903 (72)発明者 細見 暁 栃木県小山市駅東通り1−41−14−505 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Mitsuyuki Oyanagi Mitsuyuki Oyanagi 1-9-14 Ogaya, Otsu City, Shiga Prefecture Maison Eiko 903 Seta 903 (72) Inventor Akira Hosomi 1-41-14-505 Higashidori, Oyama Station, Tochigi Prefecture

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 チタン、ジルコニウム、タンタル、ニオ
ブ、ケイ素、クロム、タングステン、モリブデンから選
ばれる金属の炭化物、ホウ化物、窒化物、珪化物の1種
以上の耐火物粒子が三次元的に接合して成る1乃至複数
個の骨格構造体、および各骨格構造体内乃至骨格構造体
間の間隙を充填して存在する合金乃至金属間化合物から
成る金属相を含有する、耐火物・金属複合体。
1. One or more refractory particles of a carbide, boride, nitride or silicide of a metal selected from titanium, zirconium, tantalum, niobium, silicon, chromium, tungsten and molybdenum are three-dimensionally bonded. A refractory / metal composite containing one or a plurality of skeletal structures formed by the above, and a metal phase composed of an alloy or an intermetallic compound existing in the skeletal structures or filling the gaps between the skeletal structures.
【請求項2】 上記金属相がTi−Al、Ti−Niお
よびNi−Alから選ばれる二元系合金または金属間化
合物を含有する、請求項1に記載の耐火物・金属複合
体。
2. The refractory / metal composite according to claim 1, wherein the metal phase contains a binary alloy or an intermetallic compound selected from Ti—Al, Ti—Ni and Ni—Al.
【請求項3】 上記耐火物がチタンの炭化物、ホウ化
物、または窒化物であり、金属相がTi−Al系であ
る、請求項1に記載の耐火物,金属複合体。
3. The refractory / metal composite according to claim 1, wherein the refractory is a carbide, boride or nitride of titanium and the metal phase is a Ti—Al system.
【請求項4】 上記構造体内または相互間の間隙に、全
体として10容量%以上の超砥粒が分散含有されてい
る、請求項1に記載の耐火物・金属複合体。
4. The refractory / metal composite according to claim 1, wherein 10% by volume or more of superabrasive grains are dispersed and contained as a whole in the structures or in the gaps between the structures.
【請求項5】 上記材料の露出表面積の60%以上が分
散した超砥粒で覆われている請求項1に記載の耐火物・
金属複合体。
5. The refractory material according to claim 1, wherein 60% or more of the exposed surface area of the material is covered with dispersed superabrasive grains.
Metal composite.
【請求項6】 Alおよび/またはNiからなる第一の
金属の粉体および、この金属と合金乃至金属間化合物を
形成し得、かつ燃焼合成法により耐火化合物を生成し得
る第二の金属材と非金属との混合粉体を混合し、全体を
成型してペレット化する第一段階、およびこのペレット
を金型に入れ、さらにペレットと金型との間に耐熱加圧
媒体を充填した後、ペレットに着火して燃焼反応を開始
し、反応熱により上記両金属材を少なくとも部分的に溶
融し流動化せしめることにより、耐火性化合物の骨格構
造体を形成する一方、発生した流動化金属材により構造
体間隙を充填する第二段階を有する、耐火物・金属複合
体の製造法。
6. A powder of a first metal made of Al and / or Ni and a second metal material capable of forming an alloy or an intermetallic compound with this metal and capable of producing a refractory compound by a combustion synthesis method. The first step of mixing the mixed powder of and non-metal and molding and pelletizing the whole, and after putting this pellet in the mold, and further filling the heat resistant pressure medium between the pellet and the mold , The pellets are ignited to initiate a combustion reaction, and the heat of reaction causes at least partial melting and fluidization of both metal materials to form a skeletal structure of a refractory compound, while generating a fluidized metal material. A method for manufacturing a refractory / metal composite having a second step of filling the structure voids by means of.
【請求項7】 上記第二段階を加圧下で行なう、請求項
6に記載の耐火物・金属複合体の製造法。
7. The method for producing a refractory / metal composite according to claim 6, wherein the second step is performed under pressure.
【請求項8】 上記混合粉体がダイヤモンドまたは高圧
相窒化硼素を含有する、請求項6に記載の耐火物・金属
複合体の製造法。
8. The method for producing a refractory / metal composite according to claim 6, wherein the mixed powder contains diamond or high-pressure phase boron nitride.
【請求項9】 上記第一段階において成型を行なう際
に、型内に超砥粒を敷布した後に混合粉体を充填する、
請求項6に記載の耐火物・金属複合体の製造法。
9. When the molding is performed in the first step, superabrasive grains are spread in the mold and then the mixed powder is filled.
The method for producing a refractory / metal composite according to claim 6.
【請求項10】 上記金型内に超砥粒を均一に分布させ
た後、金型にペレットを入れて第二段階を行なう、請求
項6に記載の耐火物・金属複合体の製造法。
10. The method for producing a refractory / metal composite according to claim 6, wherein after the superabrasive grains are uniformly distributed in the mold, pellets are put into the mold to perform the second step.
【請求項11】 上記第二段階において、ペレットの周
囲に燃焼反応を生じる混合粉末をペレットに接して、ま
たは鋳物砂と混合して配置し、燃焼反応を進行せしめ、
燃焼反応および/または冷却の際にペレットを周囲から
補助的に加熱する、請求項6に記載の耐火物・金属複合
体の製造法。
11. In the second step, a mixed powder that causes a combustion reaction is placed around the pellet in contact with the pellet or mixed with molding sand to allow the combustion reaction to proceed.
The method for producing a refractory / metal composite according to claim 6, wherein the pellets are supplementarily heated from the environment during the combustion reaction and / or the cooling.
【請求項12】 上記第一の金属がAl、第二の金属が
Ti、非金属が炭素であり、かつTiAl/TiCのモ
ル比が30〜80%である、請求項6に記載の耐火物・
金属複合体の製造法。
12. The refractory material according to claim 6, wherein the first metal is Al, the second metal is Ti, the nonmetal is carbon, and the TiAl / TiC molar ratio is 30 to 80%.・
Manufacturing method of metal composite.
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