2018 Fiscal Year Annual Research Report
Fabrication of TiB2-based high-strength and high-hardness materials
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16K06803
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| Research Institution | Ube National College of Technology |
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Principal Investigator |
吉田 政司 宇部工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (10370024)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
新田 悠二 宇部工業高等専門学校, 機械工学科, 助教 (20762222) [Withdrawn]
徳永 仁夫 鹿児島工業高等専門学校, 機械工学科, 准教授 (70435460)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 粒成長 / ビッカース硬度 / 破壊靭性値 / 曲げ強度 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高強度高硬度材料の開発を目的として20wt%以下のFeAlまたはNiAlを焼結助剤として添加してTiB2の焼結をおこなった。FeAlを10wt%または20wt%添加した場合に、1400°以上で焼結することで緻密な焼結体が得られた。粒径２ミクロンのTiB2にFeAlを10wt%添加して1500°で焼結した場合に曲げ強度1000MPa、ビッカース硬度2500Hv、破壊強靭性値10MPa・m1/2の高強度高硬度材料が得られた。FeAlを20wt%添加して1500°で焼結した場合、曲げ強度は1100MPaまで増加するが、ビッカース硬度は1800Hvに低下した。焼結温度を1600°以上にあげるとFeAlの蒸発が起き、TiB2の粒成長が起こり、曲げ強度は低下した。一方で、FeAlを添加せずにTiB2のみを焼結した場合には緻密な焼結体を得るには1600°以上の高温が必要であった。その場合、TiB２の粒成長が起こり、曲げ強度は600MPaの焼結体しか得られなかった。SEM観察によって10wt%または20wt%のFeAlを添加してFeAlの融点1300°以上で焼結すると、FeAlがTiB2粒子の隙間に侵入し、焼結を促進すると同時に、TiB2粒子の表面を覆うことで、TiB2の粒成長を抑制することがわかった。また、原料としてTiとBを用いて、20wt%以下のFeAlを添加し、反応焼結法によってTiB2焼結体の作製をおこなった。その場合、0.5ミクロンの微細TiB2焼結体が得られたが、FeAlの結晶成長の際にTiB2の偏析が起こり、TiB2が均一に分散した焼結体は得られず、曲げ強度は800MPa以下であった。20wt%のNiAlを添加した場合には1500°以上で焼結することで緻密な焼結体が得られたが、曲げ強度は600MPaのものしか得られなかった。NiAlを用いた場合にFeAlを用いた場合と比べて曲げ強度が小さい原因は、NiAlとTiB2の界面の強度がFeAlとTiB2の界面強度よりも小さいためであると考えられた。
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