JPH0841577A - 高温靱性にすぐれる酸化物分散強化耐熱焼結合金 - Google Patents
高温靱性にすぐれる酸化物分散強化耐熱焼結合金Info
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- JPH0841577A JPH0841577A JP18007194A JP18007194A JPH0841577A JP H0841577 A JPH0841577 A JP H0841577A JP 18007194 A JP18007194 A JP 18007194A JP 18007194 A JP18007194 A JP 18007194A JP H0841577 A JPH0841577 A JP H0841577A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 焼結時に結晶粒が粗大化するのを抑制するこ
とにより、焼結品の基地金属の結晶粒の微細化を図る。 【構成】 メカニカルアロイングによって金属のマトリ
ックス中に微細なＹ2Ｏ3とＮｂ2Ｏ5を略均一に分散させ
た粉末の焼結合金であって、前記金属は、実質的にＣｒ
からなる金属、又はＣｒを主体とする金属であり、Ｙ2
Ｏ3を重量％にで0.2〜2.0％、Ｎｂ2Ｏ5を重量％にて0.0
5〜2.0％含有しており、所定の高温クリープ強度を確保
しつつ高温靱性にすぐれている。
とにより、焼結品の基地金属の結晶粒の微細化を図る。 【構成】 メカニカルアロイングによって金属のマトリ
ックス中に微細なＹ2Ｏ3とＮｂ2Ｏ5を略均一に分散させ
た粉末の焼結合金であって、前記金属は、実質的にＣｒ
からなる金属、又はＣｒを主体とする金属であり、Ｙ2
Ｏ3を重量％にで0.2〜2.0％、Ｎｂ2Ｏ5を重量％にて0.0
5〜2.0％含有しており、所定の高温クリープ強度を確保
しつつ高温靱性にすぐれている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高温靱性にすぐれる酸
化物分散強化耐熱焼結合金に関する。
化物分散強化耐熱焼結合金に関する。
【０００２】
【従来技術】出願人は、以前に、高温における強度及び
耐酸化性にすぐれた酸化物分散強化耐熱焼結合金を提案
した(特開平４−３２５６５１)。
耐酸化性にすぐれた酸化物分散強化耐熱焼結合金を提案
した(特開平４−３２５６５１)。
【０００３】この合金は、Ｃｒ基金属粉末とＹ2Ｏ3粉末
の混合粉末をアトライタ装置（高エネルギー型ボールミ
ル）の中で攪拌してメカニカルアロイング(機械的合金
化)を施すことにより、Ｃｒ基金属のマトリックス中に
平均粒径約0.1μm以下の微細なＹ2Ｏ3が0.2〜2.0重量％
略均一に分散した組織を有する粉末を調製し、該粉末を
適当な金属カプセルに充填した後、脱気密封し、約1000
〜1300℃の温度にて、約1000〜2000kgf/cm2の圧力下で
熱間静水圧処理(ＨＩＰ)することによって得られる。
の混合粉末をアトライタ装置（高エネルギー型ボールミ
ル）の中で攪拌してメカニカルアロイング(機械的合金
化)を施すことにより、Ｃｒ基金属のマトリックス中に
平均粒径約0.1μm以下の微細なＹ2Ｏ3が0.2〜2.0重量％
略均一に分散した組織を有する粉末を調製し、該粉末を
適当な金属カプセルに充填した後、脱気密封し、約1000
〜1300℃の温度にて、約1000〜2000kgf/cm2の圧力下で
熱間静水圧処理(ＨＩＰ)することによって得られる。
【０００４】この焼結合金は、Ｙ2Ｏ3粒子が金属マトリ
ックス中の転位の進展を阻害する作用を有しており、結
晶粒界が強固であり、高温下でも結晶粒の変形が阻害さ
れ、高温クリープ強度に関してすぐれた性能を発揮す
る。一方、結晶粒界が強固で変形しにくいことは、靱性
の点で不利であることを意味する。合金の用途によって
は、高温クリープ強度は多少低下しても、高温靱性を重
要視されることがある。
ックス中の転位の進展を阻害する作用を有しており、結
晶粒界が強固であり、高温下でも結晶粒の変形が阻害さ
れ、高温クリープ強度に関してすぐれた性能を発揮す
る。一方、結晶粒界が強固で変形しにくいことは、靱性
の点で不利であることを意味する。合金の用途によって
は、高温クリープ強度は多少低下しても、高温靱性を重
要視されることがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、メカニカル
アロイングによりＣｒ基金属のマトリックス中に微細な
Ｙ2Ｏ3を略均一に分散させた粉末の焼結合金において、
高温靱性の改善を図ることを目的とする。
アロイングによりＣｒ基金属のマトリックス中に微細な
Ｙ2Ｏ3を略均一に分散させた粉末の焼結合金において、
高温靱性の改善を図ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の焼結合金は、メ
カニカルアロイングによって金属のマトリックス中に微
細なＹ2Ｏ3とＮｂ2Ｏ5を略均一に分散させた粉末を原料
として焼結するものであって、前記金属は、(a)実質的
にＣｒからなる金属、又は、(b)Ｆｅ：20％以下、及び
残部実質的にＣｒからなる金属、又は、(c)Ａｌ、Ｍ
ｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｈｆ及びＡｌ−Ｔｉから構成され
る群から選択される少なくとも一種が合計量で10％以
下、及び残部実質的にＣｒからなる金属、又は、(d)Ｆ
ｅ：20％以下、Ａｌ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｈｆ及び
Ａｌ−Ｔｉから構成される群から選択される少なくとも
一種が合計量で10％以下、及び残部実質的にＣｒからな
る金属であり、Ｙ2Ｏ3は0.2〜2.0％(重量％、以下同
じ)、Ｎｂ2Ｏ5は0.05〜2.0％含まれている。
カニカルアロイングによって金属のマトリックス中に微
細なＹ2Ｏ3とＮｂ2Ｏ5を略均一に分散させた粉末を原料
として焼結するものであって、前記金属は、(a)実質的
にＣｒからなる金属、又は、(b)Ｆｅ：20％以下、及び
残部実質的にＣｒからなる金属、又は、(c)Ａｌ、Ｍ
ｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｈｆ及びＡｌ−Ｔｉから構成され
る群から選択される少なくとも一種が合計量で10％以
下、及び残部実質的にＣｒからなる金属、又は、(d)Ｆ
ｅ：20％以下、Ａｌ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｈｆ及び
Ａｌ−Ｔｉから構成される群から選択される少なくとも
一種が合計量で10％以下、及び残部実質的にＣｒからな
る金属であり、Ｙ2Ｏ3は0.2〜2.0％(重量％、以下同
じ)、Ｎｂ2Ｏ5は0.05〜2.0％含まれている。
【０００７】Ｃｒ基金属のマトリックス中に分散した微
細なＮｂ2Ｏ5は、焼結時に結晶粒の粗大化を抑制する働
きがある。この原料粉末から得られる焼結品は、金属マ
トリックスの結晶粒径が平均約10μm以下となり、非常
に微細な組織を有している。
細なＮｂ2Ｏ5は、焼結時に結晶粒の粗大化を抑制する働
きがある。この原料粉末から得られる焼結品は、金属マ
トリックスの結晶粒径が平均約10μm以下となり、非常
に微細な組織を有している。
【０００８】Ｎｂ2Ｏ5の含有量は、焼結時における結晶
粒の十分な粗大化抑制作用を発揮させるために下限を0.
05重量％とする。一方、あまりに多く含有すると、高温
強度の低下が著しくなるので、上限を2.0重量％とす
る。なお、高温クリープ強度の低下をできるだけ小さく
抑え、かつ所望の高温靱性を得るのに望ましいＮｂ2Ｏ5
の範囲は、0.1〜0.5％である。
粒の十分な粗大化抑制作用を発揮させるために下限を0.
05重量％とする。一方、あまりに多く含有すると、高温
強度の低下が著しくなるので、上限を2.0重量％とす
る。なお、高温クリープ強度の低下をできるだけ小さく
抑え、かつ所望の高温靱性を得るのに望ましいＮｂ2Ｏ5
の範囲は、0.1〜0.5％である。
【０００９】基地金属として、実質的にＣｒからなる金
属、又はＦｅ：20％以下、及び残部実質的にＣｒからな
る金属、又はＡｌ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｈｆ及びＡ
ｌ−Ｔｉから構成される群から選択される少なくとも一
種が合計量で10％以下、及び残部実質的にＣｒからなる
金属、又はＦｅ：20％以下、Ａｌ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔ
ａ、Ｈｆ及びＡｌ−Ｔｉから構成される群から選択され
る少なくとも一種が合計量で10％以下、及び残部実質的
にＣｒからなる金属を使用するのは、約1300℃の高温で
の使用において、所望の耐酸化性及び高温強度を得るた
めに最適だからである。また、Ｙ2Ｏ3を0.2〜2.0重量％
含有させるのは、0.2％よりも少ないとＹ2Ｏ3の微細分
散による強度向上効果が認められないからであり、2.0
％を超えて含有しても効果は飽和するだけでなく、高温
での使用中にＹ2Ｏ3粒子が凝集して粗大化する虞れもで
てくるからである。
属、又はＦｅ：20％以下、及び残部実質的にＣｒからな
る金属、又はＡｌ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｈｆ及びＡ
ｌ−Ｔｉから構成される群から選択される少なくとも一
種が合計量で10％以下、及び残部実質的にＣｒからなる
金属、又はＦｅ：20％以下、Ａｌ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔ
ａ、Ｈｆ及びＡｌ−Ｔｉから構成される群から選択され
る少なくとも一種が合計量で10％以下、及び残部実質的
にＣｒからなる金属を使用するのは、約1300℃の高温で
の使用において、所望の耐酸化性及び高温強度を得るた
めに最適だからである。また、Ｙ2Ｏ3を0.2〜2.0重量％
含有させるのは、0.2％よりも少ないとＹ2Ｏ3の微細分
散による強度向上効果が認められないからであり、2.0
％を超えて含有しても効果は飽和するだけでなく、高温
での使用中にＹ2Ｏ3粒子が凝集して粗大化する虞れもで
てくるからである。
【００１０】
【作用】基地金属の結晶粒が微細化されると、粒界すべ
りが発生しやすくなる結果、合金の変形能が大きくなっ
て靱性が向上する。
りが発生しやすくなる結果、合金の変形能が大きくなっ
て靱性が向上する。
【００１１】
【実施例】Ｃｒ粉末、Ｆｅ粉末、Ｙ2Ｏ3粉末及びＮｂ2
Ｏ5粉末を高エネルギー型ボールミル(アトライタ装置)
に投入し、メカニカルアロイング処理を行なって、各種
の粉末を作製した。各供試粉末の成分を表１に示す。各
供試粉末を鋼缶に充填し、脱気密封の後、ＨＩＰ焼結を
行ない、直径30mm×長さ50mmの焼結品を得た。なお、Ｈ
ＩＰは、圧力媒体としてアルゴンガスを用い、温度1250
℃×圧力118MPa×2時間の条件にて実施した。
Ｏ5粉末を高エネルギー型ボールミル(アトライタ装置)
に投入し、メカニカルアロイング処理を行なって、各種
の粉末を作製した。各供試粉末の成分を表１に示す。各
供試粉末を鋼缶に充填し、脱気密封の後、ＨＩＰ焼結を
行ない、直径30mm×長さ50mmの焼結品を得た。なお、Ｈ
ＩＰは、圧力媒体としてアルゴンガスを用い、温度1250
℃×圧力118MPa×2時間の条件にて実施した。
【００１２】高温圧縮試験 得られた供試焼結品について高温繰返し圧縮試験を行な
い、その変形量により高温クリープ強度を調べた。試験
は、1350℃の電気炉の中で、ラムの昇降により、圧縮荷
重0.5kgf/mm2を反復負荷して行なった。荷重反復パター
ンは、圧縮荷重0.5kgf/mm2の負荷を5秒間、無負荷5秒間
(負荷状態から無負荷状態への移行1秒、無負荷状態3
秒、無負荷状態から負荷状態への移行1秒)の10秒サイク
ルにて、焼結品に104回圧縮荷重を作用させて変形量(単
位：％)を調べた。試験結果を表１に示す。なお、変形
量は、試験前の長さをＬ1、試験後の長さをＬ2としたと
き、次式により求めた。 圧縮変形量(％) ＝ (Ｌ1−Ｌ2)／Ｌ1 × 100
い、その変形量により高温クリープ強度を調べた。試験
は、1350℃の電気炉の中で、ラムの昇降により、圧縮荷
重0.5kgf/mm2を反復負荷して行なった。荷重反復パター
ンは、圧縮荷重0.5kgf/mm2の負荷を5秒間、無負荷5秒間
(負荷状態から無負荷状態への移行1秒、無負荷状態3
秒、無負荷状態から負荷状態への移行1秒)の10秒サイク
ルにて、焼結品に104回圧縮荷重を作用させて変形量(単
位：％)を調べた。試験結果を表１に示す。なお、変形
量は、試験前の長さをＬ1、試験後の長さをＬ2としたと
き、次式により求めた。 圧縮変形量(％) ＝ (Ｌ1−Ｌ2)／Ｌ1 × 100
【００１３】高温曲げ試験 各供試焼結品について、高温曲げ試験を行ない、靱性を
調べた。曲げ試験はJIS R 1601に準拠し、3×4×50mmの
試験片について、スパン距離30mm、試験温度1300℃の条
件にて実施した。試験結果を表１に示す。なお、表１で
は、曲げ試験中の最大曲げ荷重と、破断に至るまでのた
わみ量を記載しており、靱性はこれらにより評価する。
調べた。曲げ試験はJIS R 1601に準拠し、3×4×50mmの
試験片について、スパン距離30mm、試験温度1300℃の条
件にて実施した。試験結果を表１に示す。なお、表１で
は、曲げ試験中の最大曲げ荷重と、破断に至るまでのた
わみ量を記載しており、靱性はこれらにより評価する。
【００１４】
【表１】
【００１５】供試No.１はＮｂ2Ｏ5を含んでいないた
め、高温圧縮試験による変形量は小さいが、120MPaの曲
げ荷重により0.2mm撓んだだけで破断に至っている。供
試No.２はＮｂ2Ｏ5を含んでいるが、その含有量は0.01
％と少ないため、No.１の実施例とほぼ同じ結果となっ
ている。供試No.３はＮｂ2Ｏ5を0.05％含有しており、
高温圧縮試験における変形量は1.7％と増加して高温ク
リープ強度は僅かに低下するが、高温曲げ試験では、最
大曲げ荷重112MPaにおける撓み量が1.0mmに増加してお
り、Ｎｂ2Ｏ5の結晶粒微細効果が認められる。供試No.
４〜No.８を参照すると、Ｎｂ2Ｏ5の含有量が増加する
につれて、高温圧縮試験における変形量は大きくなり、
高温クリープ強度は低下する。高温曲げ試験における撓
み量は全て3.0mmであるが、これは撓み量が3.0mmに達し
た時点で試験を中止したためであり、Ｎｂ2Ｏ5の含有量
が増加するにつれて、3.0mmの撓み量に達する最大曲げ
荷重が小さくなっている。最大曲げ荷重が小さくなるほ
ど伸びを生じ易いことを意味するから、Ｎｂ2Ｏ5の含有
量が増加するにつれて靱性が向上することを表わしてい
る。これらの結果から、微細なＮｂ2Ｏ5の基地金属への
分散による結晶粒微細効果が認められる。
め、高温圧縮試験による変形量は小さいが、120MPaの曲
げ荷重により0.2mm撓んだだけで破断に至っている。供
試No.２はＮｂ2Ｏ5を含んでいるが、その含有量は0.01
％と少ないため、No.１の実施例とほぼ同じ結果となっ
ている。供試No.３はＮｂ2Ｏ5を0.05％含有しており、
高温圧縮試験における変形量は1.7％と増加して高温ク
リープ強度は僅かに低下するが、高温曲げ試験では、最
大曲げ荷重112MPaにおける撓み量が1.0mmに増加してお
り、Ｎｂ2Ｏ5の結晶粒微細効果が認められる。供試No.
４〜No.８を参照すると、Ｎｂ2Ｏ5の含有量が増加する
につれて、高温圧縮試験における変形量は大きくなり、
高温クリープ強度は低下する。高温曲げ試験における撓
み量は全て3.0mmであるが、これは撓み量が3.0mmに達し
た時点で試験を中止したためであり、Ｎｂ2Ｏ5の含有量
が増加するにつれて、3.0mmの撓み量に達する最大曲げ
荷重が小さくなっている。最大曲げ荷重が小さくなるほ
ど伸びを生じ易いことを意味するから、Ｎｂ2Ｏ5の含有
量が増加するにつれて靱性が向上することを表わしてい
る。これらの結果から、微細なＮｂ2Ｏ5の基地金属への
分散による結晶粒微細効果が認められる。
【００１６】なお、高温クリープ強度に関しては、前記
繰返し圧縮試験における変形量が4.0％を超えると実用
上不都合の生じる虞れがあるため、Ｎｂ2Ｏ5の含有量は
2.0％を上限とする。上記の結果より、高温クリープ強
度の低下をできるだけ小さい範囲に抑え、かつ優れた高
温靱性を具備させるには、Ｎｂ2Ｏ5の添加量は0.1〜0.5
％が望ましい。
繰返し圧縮試験における変形量が4.0％を超えると実用
上不都合の生じる虞れがあるため、Ｎｂ2Ｏ5の含有量は
2.0％を上限とする。上記の結果より、高温クリープ強
度の低下をできるだけ小さい範囲に抑え、かつ優れた高
温靱性を具備させるには、Ｎｂ2Ｏ5の添加量は0.1〜0.5
％が望ましい。
【００１７】
【発明の効果】本発明にかかる焼結品は、所定の高温圧
縮クリープ強度を具備し、約1300℃以上の高温における
靱性にすぐれている。従って、これら両特性が重要な用
途、例えばウオーキングビームコンベヤー式加熱炉のス
キッドボタン等に好適である。
縮クリープ強度を具備し、約1300℃以上の高温における
靱性にすぐれている。従って、これら両特性が重要な用
途、例えばウオーキングビームコンベヤー式加熱炉のス
キッドボタン等に好適である。
Claims (1)
- 【請求項１】 メカニカルアロイングによって金属のマ
トリックス中に微細なＹ2Ｏ3とＮｂ2Ｏ5を略均一に分散
させた粉末の焼結合金であり、前記金属は、(a)実質的
にＣｒからなる金属、又は(b)Ｆｅ：20％以下、及び残
部実質的にＣｒからなる金属、又は(c)Ａｌ、Ｍｏ、
Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｈｆ及びＡｌ−Ｔｉから構成される群
から選択される少なくとも一種が合計量で10％以下、及
び残部実質的にＣｒからなる金属、又は(d)Ｆｅ：20％
以下、Ａｌ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｈｆ及びＡｌ−Ｔ
ｉから構成される群から選択される少なくとも一種が合
計量で10％以下、及び残部実質的にＣｒからなる金属、
であって、Ｙ2Ｏ3は0.2〜2.0％(重量％、以下同じ)、Ｎ
ｂ2Ｏ5は0.05〜2.0％含まれている、高温靱性にすぐれ
る酸化物分散強化耐熱焼結合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18007194A JPH0841577A (ja) | 1994-08-01 | 1994-08-01 | 高温靱性にすぐれる酸化物分散強化耐熱焼結合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18007194A JPH0841577A (ja) | 1994-08-01 | 1994-08-01 | 高温靱性にすぐれる酸化物分散強化耐熱焼結合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0841577A true JPH0841577A (ja) | 1996-02-13 |
Family
ID=16076958
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18007194A Pending JPH0841577A (ja) | 1994-08-01 | 1994-08-01 | 高温靱性にすぐれる酸化物分散強化耐熱焼結合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0841577A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101223155B1 (ko) * | 2011-04-18 | 2013-01-17 | 한국원자력연구원 | 고온 강도 및 크리프 저항성이 향상된 산화물 분산 강화 합금 |
-
1994
- 1994-08-01 JP JP18007194A patent/JPH0841577A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101223155B1 (ko) * | 2011-04-18 | 2013-01-17 | 한국원자력연구원 | 고온 강도 및 크리프 저항성이 향상된 산화물 분산 강화 합금 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20001003 |