非平衡PMプロセス材の擬似的超塑性挙動の解明と難加工材料の精密成形への展開

2004 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16360350
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Ritsumeikan University
• Principal Investigator: 飴山 惠 立命館大学, 理工学部, 教授 (10184243)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 坂根 政男 立命館大学, 理工学部, 教授 (20111130) ; 宮野 公樹 九州大学, 応用力学研究所, 助手 (40363353) ; 日下 貴之 立命館大学, 理工学部, 教授 (10309099)
• Keywords: 非平衡粉末 / Ti-Si / 焼結性 / ナノ結晶 / アモルファス / 成形 / ヘプタン添加 / メカニカルアロイング

Research Abstract

市販のTi粉末(約45ミクロン)、β-Si粉末(約0.32ミクロン)を所定量混合し、遊星型ボールミルにて720ks(200hr)メカニカルアロイングした、この際、n-ヘプタンをミリング助剤として各量添加した。ボール:粉末重量比は7.2:1とした。
作製した粉末とそれらの粒子径の関係から、ヘプタンを添加することによりサブミクロンサイズにメカニカルアロイング粉末を粒度調整することが可能であることが明らかとなった。特にヘプタン6.7mass%材は粒子径がナノオーダーであり、成形性が良好であることが明らかとなった。加熱による組織変化について検討するためDSC測定を行った結果、アモルファス相からの結晶化によるピークが観察された。結晶化過程において擬似超塑性的に低応力で変形させるためには,ヘプタン1.34mass%材が最も変形抵抗が低く適していることが明らかとなった。また、粒子径とDSC解析の結果は相反関係にあり、ヘプタン添加量が多いほど粒子径は微細になる一方、変形抵抗も増加することが示唆された。
次に、最も成形性のよい粉末を判断するために各粉末と金型材であるNiとを焼結しSEM観察を行った結果、最適な粉末および焼結条件はヘプタン1.34および2.68mass%の1073K焼結であることがわかった。
セラミックおよび金属材料の微粉末化について検討を行い、以下の結果を得た。
(1)Ti-Si系セラミック粉末でメカニカルアロイングを用い、ヘプタン量を調整することで、粉末をサブミクロンサイズに粒度調整することが可能となった。
(2)ヘプタン添加による粒子径微細効果と結晶化量はトレードオフの関係にあり、種々の焼結実験を行った結果、ヘプタン1.34および2.68mass%添加粉末において1073Kで焼結を行うことで成形性の良好な焼結体が得られることが明らかとなった。