JPH08170141A - 耐摩耗性および靭性のすぐれた耐食性サーメット材 - Google Patents
耐摩耗性および靭性のすぐれた耐食性サーメット材Info
- Publication number
- JPH08170141A JPH08170141A JP24357295A JP24357295A JPH08170141A JP H08170141 A JPH08170141 A JP H08170141A JP 24357295 A JP24357295 A JP 24357295A JP 24357295 A JP24357295 A JP 24357295A JP H08170141 A JPH08170141 A JP H08170141A
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- cermet material
- toughness
- hard phase
- wear resistance
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 耐摩耗性および靭性のすぐれた耐食性サーメ
ット材を提供する。 【解決手段】 硬質相が35〜90容量%を占め、残り
が結合相からなるサーメット材において、前記硬質相
を、TiCおよび/またはTiCNと、TiとWとMo
の3元複合硼化物(ただし、W:15〜35重量%、M
o:1〜10重量%含有)で構成すると共に、前記Ti
Cおよび/またはTiCNの割合を、硬質相に占める割
合で5〜49容量%とし、かつ上記結合相を、重量%
で、W:10〜40%、Mo:5〜30%、B:0.0
005〜1%を含有し、さらに必要に応じてNiおよび
/またはPd:0.1〜5%を含有し、残りがTiと不
可避不純物からなる組成を有するTi−W−Mo系合金
で構成する。
ット材を提供する。 【解決手段】 硬質相が35〜90容量%を占め、残り
が結合相からなるサーメット材において、前記硬質相
を、TiCおよび/またはTiCNと、TiとWとMo
の3元複合硼化物(ただし、W:15〜35重量%、M
o:1〜10重量%含有)で構成すると共に、前記Ti
Cおよび/またはTiCNの割合を、硬質相に占める割
合で5〜49容量%とし、かつ上記結合相を、重量%
で、W:10〜40%、Mo:5〜30%、B:0.0
005〜1%を含有し、さらに必要に応じてNiおよび
/またはPd:0.1〜5%を含有し、残りがTiと不
可避不純物からなる組成を有するTi−W−Mo系合金
で構成する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、すぐれた耐摩耗
性と靭性を有し、かつ耐食性にもすぐれたサーメット材
に関するものである。
性と靭性を有し、かつ耐食性にもすぐれたサーメット材
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、例えば特開昭50−137313
号公報に記載されるように、硬質相として炭化チタン
(以下、TiCx で示す)または炭窒化チタン(以下、
TiCxNy で示す)を10〜35重量%含有し、残り
がTi−Mo合金の結合相からなるサーメット材が知ら
れており、また、このサーメット材が腐食環境下で摩耗
を受ける、例えば水や海水、さらに化学薬品などの腐食
性流体の送配給に用いられる各種ポンプのシールリング
や軸受、さらにスリーブなどの構造部材として用いられ
ていることも知られている。
号公報に記載されるように、硬質相として炭化チタン
(以下、TiCx で示す)または炭窒化チタン(以下、
TiCxNy で示す)を10〜35重量%含有し、残り
がTi−Mo合金の結合相からなるサーメット材が知ら
れており、また、このサーメット材が腐食環境下で摩耗
を受ける、例えば水や海水、さらに化学薬品などの腐食
性流体の送配給に用いられる各種ポンプのシールリング
や軸受、さらにスリーブなどの構造部材として用いられ
ていることも知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の上記各種
ポンプなどの小型化および軽量化に伴ない、これの構造
部材には薄肉化が強く要求されるほか、その使用寿命の
一層の延命化も求められているが、上記の従来サーメッ
ト材は、相対的にすぐれた耐食性を有するが、耐摩耗性
および靭性が不十分であるために、これらの要求には必
ずしも満足に対応することができない。
ポンプなどの小型化および軽量化に伴ない、これの構造
部材には薄肉化が強く要求されるほか、その使用寿命の
一層の延命化も求められているが、上記の従来サーメッ
ト材は、相対的にすぐれた耐食性を有するが、耐摩耗性
および靭性が不十分であるために、これらの要求には必
ずしも満足に対応することができない。
【0004】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上述のような観点から、耐食性は勿論のこと、より一段
と耐摩耗性および靭性にすぐれたサーメット材を開発す
べく研究を行なった結果、硬質相が35〜90容量%を
占め、残りが結合相からなるサーメットにおいて、上記
硬質相を、硬質相に占める割合で5〜49容量%のTi
Cx および/またはTiCx Ny と、残りのTiとWと
Moの3元複合硼化物[以下、(Ti,W,Mo)Bで
示す](ただし、W:15〜35重量%、Mo:1〜1
0重量%を含有する)、で構成すると、上記(Ti,
W,Mo)Bは、斜方晶形の結晶構造を有し、きわめて
硬質で耐食性にもすぐれ、かつ発生クラックの結晶粒内
伝幡を抑制する作用をもつほか、下記の結合相との密着
性にもすぐれていることから、サーメット材はきわめて
すぐれた靭性と耐摩耗性を示すようになり、また上記T
iCx およびTiCx Ny は、上記(Ti,W,Mo)
Bと下記の結合相との中間的硬さを有し、これがサーメ
ット材による相手攻撃性の緩和に作用し、さらに上記結
合相を、重量%で、W:10〜40%、 Mo:
5〜30%、B:0.0005〜1%、を含有し、さら
に必要に応じて、Niおよび/またはPd:0.1〜5
%、を含有し、残りがTiと不可避不純物からなる組成
を有するTi−W−Mo系合金、で構成すると、上記T
i−W−Mo系合金は、靭性および耐食性にすぐれ、か
つ高強度をもつことから、この結果のサーメット材は、
上記硬質相によってもたらされる特性と相まって、すぐ
れた耐摩耗性と靭性、および耐食性を具備するようにな
るという研究結果を得たのである。
上述のような観点から、耐食性は勿論のこと、より一段
と耐摩耗性および靭性にすぐれたサーメット材を開発す
べく研究を行なった結果、硬質相が35〜90容量%を
占め、残りが結合相からなるサーメットにおいて、上記
硬質相を、硬質相に占める割合で5〜49容量%のTi
Cx および/またはTiCx Ny と、残りのTiとWと
Moの3元複合硼化物[以下、(Ti,W,Mo)Bで
示す](ただし、W:15〜35重量%、Mo:1〜1
0重量%を含有する)、で構成すると、上記(Ti,
W,Mo)Bは、斜方晶形の結晶構造を有し、きわめて
硬質で耐食性にもすぐれ、かつ発生クラックの結晶粒内
伝幡を抑制する作用をもつほか、下記の結合相との密着
性にもすぐれていることから、サーメット材はきわめて
すぐれた靭性と耐摩耗性を示すようになり、また上記T
iCx およびTiCx Ny は、上記(Ti,W,Mo)
Bと下記の結合相との中間的硬さを有し、これがサーメ
ット材による相手攻撃性の緩和に作用し、さらに上記結
合相を、重量%で、W:10〜40%、 Mo:
5〜30%、B:0.0005〜1%、を含有し、さら
に必要に応じて、Niおよび/またはPd:0.1〜5
%、を含有し、残りがTiと不可避不純物からなる組成
を有するTi−W−Mo系合金、で構成すると、上記T
i−W−Mo系合金は、靭性および耐食性にすぐれ、か
つ高強度をもつことから、この結果のサーメット材は、
上記硬質相によってもたらされる特性と相まって、すぐ
れた耐摩耗性と靭性、および耐食性を具備するようにな
るという研究結果を得たのである。
【0005】この発明は、上記の研究結果にもとづいて
なされたものであって、硬質相が35〜90容量%を占
め、残りが結合相からなるサーメット材において、上記
硬質相を、TiCx および/またはTiCx Ny と、
(Ti,W,Mo)B(ただし、W:15〜35重量
%、Mo:1〜10重量%を含有する)で構成すると共
に、前記TiCx および/またはTiCx Ny の割合
を、硬質相に占める割合で5〜49容量%とし、かつ上
記結合相を、重量%で、W:10〜40%、 M
o:5〜30%、B:0.0005〜1%、を含有し、
さらに必要に応じて、Niおよび/またはPd:0.1
〜5%、を含有し、残りがTiと不可避不純物からなる
組成を有するTi−W−Mo系合金、で構成してなる耐
摩耗性および靭性のすぐれた耐食性サーメット材に特徴
を有するものである。
なされたものであって、硬質相が35〜90容量%を占
め、残りが結合相からなるサーメット材において、上記
硬質相を、TiCx および/またはTiCx Ny と、
(Ti,W,Mo)B(ただし、W:15〜35重量
%、Mo:1〜10重量%を含有する)で構成すると共
に、前記TiCx および/またはTiCx Ny の割合
を、硬質相に占める割合で5〜49容量%とし、かつ上
記結合相を、重量%で、W:10〜40%、 M
o:5〜30%、B:0.0005〜1%、を含有し、
さらに必要に応じて、Niおよび/またはPd:0.1
〜5%、を含有し、残りがTiと不可避不純物からなる
組成を有するTi−W−Mo系合金、で構成してなる耐
摩耗性および靭性のすぐれた耐食性サーメット材に特徴
を有するものである。
【0006】つぎに、この発明のサーメット材におい
て、組成を上記の通りに限定した理由を説明する。 (A) 硬質相 (1) 硬質相の割合 その割合が35容量%未満では、相対的に結合相の割合
が多くなりすぎて所望の耐摩耗性を確保することができ
ず、一方その割合が90容量%を越えると、反対に結合
相の割合が少なくなりすぎ、急激に靭性が低下するよう
になることから、その割合を35〜90容量%、望まし
くは60〜80容量%と定めた。
て、組成を上記の通りに限定した理由を説明する。 (A) 硬質相 (1) 硬質相の割合 その割合が35容量%未満では、相対的に結合相の割合
が多くなりすぎて所望の耐摩耗性を確保することができ
ず、一方その割合が90容量%を越えると、反対に結合
相の割合が少なくなりすぎ、急激に靭性が低下するよう
になることから、その割合を35〜90容量%、望まし
くは60〜80容量%と定めた。
【0007】(2) TiCx およびTiCx Ny の割
合 これらの成分は、上記の通り(Ti,W,Mo)Bと結
合相との中間硬さを有し、これの存在によってサーメッ
ト材による相手攻撃性が著しく緩和されるようになる
が、その割合が、硬質相に占める割合で、5容量%未満
では相手攻撃性緩和に所望の効果が得られず、かつ相対
的に(Ti,B,Mo)Bの割合が多くなりすぎて靭性
が低下し、一方その割合が49重量%を越えると、相対
的に(Ti,W,Mo)Bの割合が少なくなりすぎて耐
摩耗性が低下するようになることから、その割合を5〜
49容量%、望ましくは15〜35容量%と定めた。
合 これらの成分は、上記の通り(Ti,W,Mo)Bと結
合相との中間硬さを有し、これの存在によってサーメッ
ト材による相手攻撃性が著しく緩和されるようになる
が、その割合が、硬質相に占める割合で、5容量%未満
では相手攻撃性緩和に所望の効果が得られず、かつ相対
的に(Ti,B,Mo)Bの割合が多くなりすぎて靭性
が低下し、一方その割合が49重量%を越えると、相対
的に(Ti,W,Mo)Bの割合が少なくなりすぎて耐
摩耗性が低下するようになることから、その割合を5〜
49容量%、望ましくは15〜35容量%と定めた。
【0008】(3) (Ti,W,Mo)BにおけるW
とMoの含有量 WおよびMoには、共存した状態で結合相との密着性を
向上させるほか、発生クラックの結晶粒内伝幡を阻止す
る作用があるが、その含有量がWおよびMoのいずれか
でも、重量%でW:15%未満およびMo:1%未満に
なると前記作用に所望の効果が得られず、一方その含有
量が、WおよびMoのいずれかでも、同じく重量%で
W:35%およびMo:10%を越えると、(Ti,
W,Mo)Bの硬さが急激に低下し、サーメット材にす
ぐれた耐摩耗性を確保することができなくなることか
ら、その含有量を、それぞれW:15〜35%、望まし
くは20〜30%、Mo:1〜10%、望ましくは2〜
7%と定めた。
とMoの含有量 WおよびMoには、共存した状態で結合相との密着性を
向上させるほか、発生クラックの結晶粒内伝幡を阻止す
る作用があるが、その含有量がWおよびMoのいずれか
でも、重量%でW:15%未満およびMo:1%未満に
なると前記作用に所望の効果が得られず、一方その含有
量が、WおよびMoのいずれかでも、同じく重量%で
W:35%およびMo:10%を越えると、(Ti,
W,Mo)Bの硬さが急激に低下し、サーメット材にす
ぐれた耐摩耗性を確保することができなくなることか
ら、その含有量を、それぞれW:15〜35%、望まし
くは20〜30%、Mo:1〜10%、望ましくは2〜
7%と定めた。
【0009】(B) 結合相(Ti−W−Mo系合金)
の組成 (1) W W成分には、主としてTi中に固溶して、これの靭性を
向上させる作用があるが、その含有量が上記Ti−W−
Mo系合金に占める重量%で(以下同じ)、10%未満
では所望の靭性向上効果が得られず、一方その含有量が
40%を越えると靭性に低下傾向が現われるようになる
ことから、その含有量を10〜40%、望ましくは15
〜35%と定めた。
の組成 (1) W W成分には、主としてTi中に固溶して、これの靭性を
向上させる作用があるが、その含有量が上記Ti−W−
Mo系合金に占める重量%で(以下同じ)、10%未満
では所望の靭性向上効果が得られず、一方その含有量が
40%を越えると靭性に低下傾向が現われるようになる
ことから、その含有量を10〜40%、望ましくは15
〜35%と定めた。
【0010】(2) Mo Mo成分には、同じく主としてTi中に固溶して、表面
に自然発生する不動態皮膜の安定化に寄与し、もって耐
食性を向上させる作用があるが、その含有量が5%未満
では所望の耐食性向上効果が得られず、一方その含有量
が30%を越えると靭性が低下するようになることか
ら、その含有量を5〜30%、望ましくは10〜20%
と定めた。
に自然発生する不動態皮膜の安定化に寄与し、もって耐
食性を向上させる作用があるが、その含有量が5%未満
では所望の耐食性向上効果が得られず、一方その含有量
が30%を越えると靭性が低下するようになることか
ら、その含有量を5〜30%、望ましくは10〜20%
と定めた。
【0011】(3) B B成分には、同じく主としてTi中に固溶して、結晶粒
を微細化し、もって強度向上に寄与する作用があるが、
その含有量が0.0005%未満では前記作用に所望の
効果が得られず、一方その含有量が1%を越えると靭性
に低下傾向が現われるようになることから、その含有量
を0.0005〜1%、望ましくは0.001〜0.1
%と定めた。
を微細化し、もって強度向上に寄与する作用があるが、
その含有量が0.0005%未満では前記作用に所望の
効果が得られず、一方その含有量が1%を越えると靭性
に低下傾向が現われるようになることから、その含有量
を0.0005〜1%、望ましくは0.001〜0.1
%と定めた。
【0012】(4) NiおよびPd これらの成分には、同じくTi中に固溶して、耐食性を
さらに向上させる作用があるので、必要に応じて含有さ
れるが、その含有量が0.1%未満では所望の耐食性向
上効果が得られず、一方その含有量が5%を越えると硬
さが急激に低下するようになることから、その含有量を
0.1〜5%、望ましくは0.1〜2%と定めた。
さらに向上させる作用があるので、必要に応じて含有さ
れるが、その含有量が0.1%未満では所望の耐食性向
上効果が得られず、一方その含有量が5%を越えると硬
さが急激に低下するようになることから、その含有量を
0.1〜5%、望ましくは0.1〜2%と定めた。
【0013】
【発明の実施の形態】つぎに、この発明のサーメット材
を実施例により具体的に説明する。原料粉末として、い
ずれも2〜2.5μmの範囲内の所定の平均粒径を有す
るTiC0.95粉末、TiC0.8 N0.2 粉末、TiC0.5
N0.5 粉末、TiC0.2 N0.8 粉末、TiB2 粉末、T
iB粉末、W粉末、Mo粉末、およびNi粉末、さらに
同6μmのPd粉末、同20μmのTi粉末を用意し、
これら原料粉末を表1に示される配合組成に配合し、ボ
ールミルで72時間湿式混合し、乾燥した後、1ton /
cm2 の圧力で圧粉体にプレス成形し、この圧粉体を、1
×10-3torrの真空中、1400〜1600℃の範囲内
の所定温度に1.5時間保持の条件で焼結することによ
り表2に示される組成をもった本発明サーメット材1〜
14および従来サーメット材1,2をそれぞれ製造し
た。なお、表2におけるサーメット材の硬質相および結
合相の組成はEPMA(電子線マイクロアナライザー)
を用いての分析結果を示し、また硬質相の割合は研磨面
での面積割合を測定した結果を示す。ついで、この結果
得られたサーメット材について、耐摩耗性と靭性を評価
する目的で、ロックウェル硬さ(Aスケール)と破壊靭
性を測定し、さらに耐食性を評価する目的で、10%H
Cl水溶液中に30日間保持の腐食試験を行ない、腐食
減量を測定した。これらの測定結果を表3に示した。
を実施例により具体的に説明する。原料粉末として、い
ずれも2〜2.5μmの範囲内の所定の平均粒径を有す
るTiC0.95粉末、TiC0.8 N0.2 粉末、TiC0.5
N0.5 粉末、TiC0.2 N0.8 粉末、TiB2 粉末、T
iB粉末、W粉末、Mo粉末、およびNi粉末、さらに
同6μmのPd粉末、同20μmのTi粉末を用意し、
これら原料粉末を表1に示される配合組成に配合し、ボ
ールミルで72時間湿式混合し、乾燥した後、1ton /
cm2 の圧力で圧粉体にプレス成形し、この圧粉体を、1
×10-3torrの真空中、1400〜1600℃の範囲内
の所定温度に1.5時間保持の条件で焼結することによ
り表2に示される組成をもった本発明サーメット材1〜
14および従来サーメット材1,2をそれぞれ製造し
た。なお、表2におけるサーメット材の硬質相および結
合相の組成はEPMA(電子線マイクロアナライザー)
を用いての分析結果を示し、また硬質相の割合は研磨面
での面積割合を測定した結果を示す。ついで、この結果
得られたサーメット材について、耐摩耗性と靭性を評価
する目的で、ロックウェル硬さ(Aスケール)と破壊靭
性を測定し、さらに耐食性を評価する目的で、10%H
Cl水溶液中に30日間保持の腐食試験を行ない、腐食
減量を測定した。これらの測定結果を表3に示した。
【0014】
【表1】
【0015】
【表2】
【0016】
【表3】
【0017】
【発明の効果】表2,3に示される結果から、本発明サ
ーメット材1〜14は、いずれも従来サーメット材1,
2と同等のすぐれた耐食性を保持した状態で、これより
一段とすぐれた靭性と硬さをもつことが明らかである。
上述のように、この発明のサーメット材は、すぐれた耐
食性に加えて、一段とすぐれた耐摩耗性(硬さ)と靭性
を有するので、これらの特性が要求される各種機械装置
の構造部材の製造に適用した場合、これの薄肉化を可能
とすると共に、長期に亘ってすぐれた性能を発揮するの
である。
ーメット材1〜14は、いずれも従来サーメット材1,
2と同等のすぐれた耐食性を保持した状態で、これより
一段とすぐれた靭性と硬さをもつことが明らかである。
上述のように、この発明のサーメット材は、すぐれた耐
食性に加えて、一段とすぐれた耐摩耗性(硬さ)と靭性
を有するので、これらの特性が要求される各種機械装置
の構造部材の製造に適用した場合、これの薄肉化を可能
とすると共に、長期に亘ってすぐれた性能を発揮するの
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 棚瀬 照義 茨城県結城郡石下町大字古間木1511番地 三菱マテリアル株式会社筑波製作所内
Claims (2)
- 【請求項1】 硬質相が35〜90容量%を占め、残り
が結合相からなるサーメット材において、前記硬質相
を、炭化チタンおよび/または炭窒化チタンと、Tiと
WとMoの3元複合硼化物(ただし、W:15〜35重
量%、Mo:1〜10重量%含有)で構成すると共に、
前記炭化チタンおよび/または炭窒化チタンの割合を、
硬質相に占める割合で5〜49容量%とし、かつ上記結
合相を、重量%で、 W:10〜40%、 Mo:5〜30%、 B:0.0005〜1%、 を含有し、残りがTiと不可避不純物からなる組成を有
するTi−W−Mo系合金、で構成したことを特徴とす
る耐摩耗性および靭性のすぐれた耐食性サーメット材。 - 【請求項2】 硬質相が35〜90容量%を占め、残り
が結合相からなるサーメット材において、前記硬質相
を、炭化チタンおよび/または炭窒化チタンと、Tiと
WとMoの3元複合硼化物(ただし、W:15〜35重
量%、Mo:1〜10重量%含有)で構成すると共に、
前記炭化チタンおよび/または炭窒化チタンの割合を、
硬質相に占める割合で5〜49容量%とし、かつ上記結
合相を、重量%で、 W:10〜40%、 Mo:5〜30%、 B:0.0005〜1%、 を含有し、さらに、 Niおよび/またはPd:0.1〜5%、 を含有し、残りがTiと不可避不純物からなる組成を有
するTi−W−Mo系合金、で構成したことを特徴とす
る耐摩耗性および靭性のすぐれた耐食性サーメット材。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24357295A JPH08170141A (ja) | 1994-10-20 | 1995-08-29 | 耐摩耗性および靭性のすぐれた耐食性サーメット材 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6-281457 | 1994-10-20 | ||
JP28145794 | 1994-10-20 | ||
JP24357295A JPH08170141A (ja) | 1994-10-20 | 1995-08-29 | 耐摩耗性および靭性のすぐれた耐食性サーメット材 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08170141A true JPH08170141A (ja) | 1996-07-02 |
Family
ID=26536326
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP24357295A Withdrawn JPH08170141A (ja) | 1994-10-20 | 1995-08-29 | 耐摩耗性および靭性のすぐれた耐食性サーメット材 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08170141A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006346776A (ja) * | 2005-06-14 | 2006-12-28 | Mitsubishi Materials Corp | 高熱発生を伴なう高速切削加工ですぐれた耐摩耗性を発揮する炭窒化チタン基サーメット製スローアウエイチップ |
JP2007069310A (ja) * | 2005-09-07 | 2007-03-22 | Mitsubishi Materials Corp | 高熱発生を伴なう高速切削加工ですぐれた耐摩耗性を発揮する炭窒化チタン基サーメット製スローアウエイチップ |
JP2007069309A (ja) * | 2005-09-07 | 2007-03-22 | Mitsubishi Materials Corp | 高熱発生を伴なう高速切削加工ですぐれた耐摩耗性を発揮する炭窒化チタン基サーメット製スローアウエイチップ |
JP2007069311A (ja) * | 2005-09-07 | 2007-03-22 | Mitsubishi Materials Corp | 高熱発生を伴なう高速切削加工ですぐれた耐摩耗性を発揮する炭窒化チタン基サーメット製スローアウエイチップ |
WO2013089177A1 (ja) * | 2011-12-16 | 2013-06-20 | 株式会社アライドマテリアル | 耐熱合金およびその製造方法 |
WO2013179773A1 (ja) * | 2012-05-31 | 2013-12-05 | 株式会社アライドマテリアル | モリブデン耐熱合金、摩擦攪拌接合用工具、および製造方法 |
-
1995
- 1995-08-29 JP JP24357295A patent/JPH08170141A/ja not_active Withdrawn
Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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