半固形材料を利用した粉体成形法の開発

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14750585
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 津守 不二夫 京都大学, 工学研究科, 助手 (10343237)
• キーワード: 粉体成形 / 粉末冶金法 / ビンガム流体 / ニアネットシェイププロセス / 密度分布測定

研究概要

本研究の目的は、新たに開発した半固形材料(Bingham流体)を型材料として利用した粉末成形法(BIP法)の基礎的な実験を行い、プロセスを評価・改善することである。
本年度の研究実績については以下に列挙する。
<複雑形状部品への応用>
特に凹凸の激しい形状や非常に薄い製品といった、従来では多段階のプロセスとなっていたり単純な固化成形では不可能であった形状への応用を試みた。超硬合金を利用したドリル形状においては螺旋溝部を含めたニアネットシェイプ成形を割れなく達成でき、プロセスの有効度を示すことができた。また、100μmレベル厚みの薄板や波型といった非常に成形の厳しい成形体も作製できた。
<密度分布の調査>
X線マイクロCTスキャンを利用して成形体の内部密度分布を測定し、成形体の評価を行った。その結果、従来の静水圧成形と比較しても同等以上の均質な製品が作製できることを示し、擬似静水圧プロセスながら均質な成形体を作製できることを確認した。
<表面状態の調査およびモールドの改質>
このプロセスで問題となる表面部の含浸を低減するために、表面部位での含浸の状態をさまざまな条件でチェックした。その結果、これまで予想されたように粒子径に大きく依存することが確認された。また、半固形モールドに微粉末を分散させることにより、このような含浸を低減することを試みた。成形する粉末と分散させる粉末の粒径の比により効果的に低減することができる条件があることを確認した。この方法を応用し、これまで含浸の激しく利用できなかった粉末へのプロセスの適用や、表面部の傾斜機能化といった表面改質材料への応用も期待できる。

研究成果

• [文献書誌] 津守 不二夫, 小崎 智弘, 島 進: "ゴムまたは半固形ワックスを型として利用した焼結体表面構造の観察"粉体粉末冶金協会講演概要集. 73 (2003)
• [文献書誌] F.Tsumori, S.Shima: "Fabrication of Ceramic Hip Joint by Bingham Semi-Solid/fluid Isostatic Pressing Method"Proceeding of IPMM 2003. (CD-ROM). n/a (2003)
• [文献書誌] 津守 不二夫, 原 康洋, 島 進: "弾塑性有限要素によるBIPプロセスのシミュレーション"粉体粉末冶金協会講演概要集. 150 (2003)
• [文献書誌] 津守不二夫, 久米秀樹, 垣辻篤, 宮本大樹, 島進: "半固形静水圧成形法を利用した複雑形状部品の作製"MATERIALS INTEGRATION. 16-8. 60 (2003)
• [文献書誌] 津守 不二夫, 島 進: "半固形静水圧粉体成形法(BIP法)を利用した複雑形状超硬工具部品の作製"塑性加工秋季講演会講演論文集. 310 (2003)
• [文献書誌] F.Tsumori, et al.: "Novel Powder Compaction Process with Bingham Semi-solid/fluid Material"International Journal of Powder Metallurgy. 39-8. 46 (2004)