2017 Fiscal Year Research-status Report
結合相制御による高温高強度TiCN系サーメットの創製と摩擦攪拌接合ツールへの応用
| Project/Area Number |
16K06763
|
|---|
| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
|---|
Principal Investigator |
細川 裕之 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 研究チーム長 (80357946)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
下島 康嗣 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (50262887)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
|
| Keywords | 硬質材料 / 摩擦攪拌接合 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度、WC量を変化させたTiCN-xWC- (Ni,Fe)3Alサーメットを作製し、耐酸化性と室温強度に優れる材料を作製した。また開発サーメットにおいて、摩擦攪拌ツールとしての可能性を検討すべく鉄鋼材料の摩擦攪拌接合を実施した結果、使用中のツールの破砕が確認された。そこで本年度は、Ti(C,N)-WC- (Ni,Fe)3Al (vol％)サーメットにおいて、高温強度等の特性を向上させることを目的として、第三炭化物を添加することを検討した。第三炭化物添加による焼結性を確認するために、室温での機械的特性を調査した。第三の炭化物添加によるビッカース硬度への大きな変化なかった。しかしながら、室温強度は低下するものが多かった。一部は第三炭化物添加によっては著しい低下を示した。ただし、第三炭化物添加により無添加材よりも高い値を示す材料を見出すことができ、健全な特性を有する第三炭化物添加材料の探索に成功した。XRD分析の結果、WC、Ti(C,N)、(Ni,Fe)3Al の他にα-Al2O3のピークが確認された。また、第三炭化物のピークは存在せず、第三炭化物は焼結中に溶融金属に溶解し、冷却中にWC、Ti(C,N)、(Ni,Fe)3Alのいずれか、もしくは複数相に固溶しているものと考えられる。強度低下原因を究明するため組織観察を行った結果、若干の強度低下を示した材料には強度上昇を示した材料よりも空孔が相対的に多く確認された。著しい強度低下を示した材料は空孔に加えて、硬質相の凝集が観察された。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
平成29年度の計画は、サーメットにおいて高温強度を向上させる元素の探索とそのプロセス条件を決定することであった。そこでさまざまな添加物を検討したが、室温特性の低下があった。室温特性が健全でないと、高温特性の向上が見込めないことから、室温特性を維持・向上する添加物探索を検討することに切り替えた。そのために、当初の目的である「高温強度を向上させる元素の探索」のための高温強度測定まで至っていない。しかしながら、健全な特性を有する材料の探索は成功したことから、最終年度に挽回できる程度であると考える。
|
| Strategy for Future Research Activity |
平成29年度に見出した室温で健全な特性を有する材料を中心に高温特性評価（強度、硬度、耐酸化性）を実施し、高温高特性を示す材料を見出す。また、これら材料をツールにして鉄鋼材料への摩擦攪拌接合による「摩擦攪拌ツール性能評価」を行う。
|
| Causes of Carryover |
今回、高温特性を十分に調査するところまでに至らず、そのための費用が次年度の持越しとなった。高温機械的特性を測定するための消耗品費用として今年度予算と共に使用する予定である。
|
