JP2019060006A - Alloy member and article produced using the same - Google Patents
Alloy member and article produced using the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019060006A JP2019060006A JP2017187402A JP2017187402A JP2019060006A JP 2019060006 A JP2019060006 A JP 2019060006A JP 2017187402 A JP2017187402 A JP 2017187402A JP 2017187402 A JP2017187402 A JP 2017187402A JP 2019060006 A JP2019060006 A JP 2019060006A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- alloy member
- alloy
- ceramic particles
- crystal
- less
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 73
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 73
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 43
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 39
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 38
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 39
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 33
- 238000003475 lamination Methods 0.000 claims description 19
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 15
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 12
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 4
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims description 4
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 4
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims description 3
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 claims description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 2
- VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N selanylidenegallium;selenium Chemical compound [Se].[Se]=[Ga].[Se]=[Ga] VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 15
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 9
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 8
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 8
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 7
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 7
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 5
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 4
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 3
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 3
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000009689 gas atomisation Methods 0.000 description 2
- 238000001513 hot isostatic pressing Methods 0.000 description 2
- 238000005551 mechanical alloying Methods 0.000 description 2
- 238000007712 rapid solidification Methods 0.000 description 2
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 1
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 1
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000000280 densification Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000011978 dissolution method Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 229910001175 oxide dispersion-strengthened alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 238000005549 size reduction Methods 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 229910000601 superalloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/10—Sintering only
- B22F3/105—Sintering only by using electric current other than for infrared radiant energy, laser radiation or plasma ; by ultrasonic bonding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/12—Both compacting and sintering
- B22F3/16—Both compacting and sintering in successive or repeated steps
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y80/00—Products made by additive manufacturing
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/10—Alloys containing non-metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C33/00—Making ferrous alloys
- C22C33/02—Making ferrous alloys by powder metallurgy
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/50—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with titanium or zirconium
Abstract
Description
本発明は、セラミックス粒子が分散された合金部材、及びそれを用いた製造物に関する。 The present invention relates to an alloy member in which ceramic particles are dispersed, and a product using the same.
産業の発展につれ、ガスタービン、ベアリング等の機械部品の室温・高温強度、耐磨耗性等の機械特性に対して要求が高くなっており、分散強化を利用した合金開発が進められている。 With the development of industry, demands for mechanical properties such as room temperature and high temperature strength and wear resistance of mechanical parts such as gas turbines and bearings are increasing, and alloy development utilizing dispersion strengthening is being promoted.
分散強化は、よく知られている金属材料の強化法であり、母材に微細なセラミックス粒子を分散させることにより、転位がピンニングされることで母材の機械的性質を向上させる方法である。その微細粒子は、他の金属の酸化物を始め、炭化物、窒化物、ホウ化物など、多くの種類があり、その用途も多岐にわたる。 Dispersion strengthening is a well-known method of strengthening metal materials, and is a method of improving mechanical properties of a base material by pinning dislocations by dispersing fine ceramic particles in the base material. There are many types of fine particles, including oxides of other metals, carbides, nitrides, borides and the like, and their applications are also diverse.
特許文献1は、航空機エンジン、発電ガスタービンなどの高温環境に曝される部品として、酸化物粒子分散強化型Ni超合金を用いることが開示されている。特許文献2は、高温高圧ボイラー等に用いる酸化物分散強化フェライト系耐熱鋼板が開示されている。
上述のように、これまでに多くの種類のセラミックス粒子が分散された合金部材が開発されている。いずれもメカニカルアロイング及び熱間静水圧プレスによる緻密化により得られており、母材金属の粉末とセラミックス粉末を粉砕混合し、セラミックス粒子が均一分散している母材金属の粉末を固めるという方法で作製されている。 As described above, alloy members in which many types of ceramic particles are dispersed have been developed. All are obtained by mechanical alloying and densification by hot isostatic pressing, and a method of pulverizing and mixing base metal powder and ceramic powder, and solidifying powder of base metal in which ceramic particles are uniformly dispersed. It is made of
上記の通り、メカニカルアロイング及び熱間静水圧プレスにより作製されたセラミックス粒子が分散された合金部材は、セラミック粒子を均一に分散させることは困難である。 As described above, in an alloy member in which ceramic particles produced by mechanical alloying and hot isostatic pressing are dispersed, it is difficult to uniformly disperse the ceramic particles.
以上から、本発明の目的は、従来材を凌駕する高強度且つ高耐摩耗性の機械的性質を備えた合金部材を提供することである。 From the above, it is an object of the present invention to provide an alloy member having mechanical properties of high strength and high wear resistance which surpass conventional materials.
上記課題に鑑みて、本発明の合金部材は、柱状晶の組織を有し、その柱状晶の断面組織は、大きく湾曲され、波打つ形状であり、柱状晶の結晶粒内及び結晶粒界に100nm以下のセラミックス粒子が分散された構造とする。 In view of the above problems, the alloy member of the present invention has a columnar crystal structure, the cross-sectional structure of the columnar crystal is greatly curved and has a corrugated shape, and 100 nm in the crystal grains of the columnar crystal and at grain boundaries. The following ceramic particles are dispersed.
本発明は、従来材を凌駕する高強度且つ高耐摩耗性の機械的性質を備えた合金部材を提供できる。 The present invention can provide an alloy member having mechanical properties of high strength and high wear resistance, which are superior to conventional materials.
(本発明の基本思想)
本発明は、金属粉末積層造形法により作製したセラミックス粒子が分散された合金部材に関する。
(Basic thought of the present invention)
The present invention relates to an alloy member in which ceramic particles produced by a metal powder lamination molding method are dispersed.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながらセラミックス粒子が分散された合金部材の製造手順に沿って説明する。ただし、本発明は、ここで取り上げた組成、母材に限定されるものではなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜組み合わせや改良が可能である。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described according to the manufacturing procedure of an alloy member in which ceramic particles are dispersed, with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the composition and the base material taken up here, and appropriate combinations and improvements can be made without departing from the technical concept of the invention.
(材料の製造方法)
図1は、本発明に係る合金部材の製造方法の一例を示す工程図である。図1に示したように、本発明の製造方法は、原料混合溶解工程1とアトマイズ工程2と積層造形工程3と取出工程4を有する。以下、本発明の実施形態をより具体的に説明する。
(Method of manufacturing material)
FIG. 1: is process drawing which shows an example of the manufacturing method of the alloy member which concerns on this invention. As shown in FIG. 1, the manufacturing method of the present invention has a raw material mixing and dissolving
(原料混合溶解工程)
図1に示したように、まず、所望のセラミックスが分散された合金部材となるように母材及びセラミックス粒子を形成する元素を混合及び溶解して溶湯10を形成する原料混合溶解工程1を行う。原料の混合方法や溶解方法に特段の限定はなく、高強度・高耐食性合金の製造における従前の方法を利用できる。例えば、溶解方法として真空溶解を好適に利用できる。
(Raw material mixing and dissolution process)
As shown in FIG. 1, first, the raw material mixing and
(アトマイズ工程)
次に、溶湯10から合金粉末11を形成するアトマイズ工程2を行う。アトマイズ方法に特段の限定はなく、従前の方法を利用できる。例えば、高純度・均質組成・球形状粒子が得られるガスアトマイズ法や遠心力アトマイズ法を好ましく用いることができる。
(Atomizing process)
Next, the atomizing
合金粉末11の平均粒径は、ハンドリング性や充填性の観点から、10μm以上1 mm以下が好ましく、20μm以上500μm以下がより好ましい。平均粒径が10μm未満になると、次工程の積層造形工程3において合金粉末11が舞い上がり易くなり、合金積層造形体の形状精度が低下する要因となる。一方、平均粒径が1 mm超になると、次工程の積層造形工程3において合金積層造形体の表面粗さが増加したり合金粉末11の溶融が不十分になったりする要因となる。
The average particle diameter of the
(積層造形工程)
次に、上記で用意した合金粉末11を用いた金属粉末積層造形法により、所望形状を有する合金積層造形体101を形成する積層造形工程3を行う。焼結ではなく溶融・凝固によってニアネットシェイプの金属部材を造形する金属粉末積層造形法の適用により、鋳造材と同等以上の硬度とともに、複雑形状を有する三次元部材を作製することができる。積層造形方法に特段の限定はなく、従前の方法を利用できる。例えば、電子ビーム溶融(Electron Beam Melting:EBM)法や選択的レーザ溶融(Selective Laser Melting:SLM)法を用いた金属粉末積層造形法を好適に利用できる。
(Laminated molding process)
Next, a
SLM法による積層造形工程3を説明する。図2は、SLM法の粉末積層造形装置100の構成を示す模式図である。造形しようとする合金積層造形体101の1層厚さ分(例えば、約20〜50μm)でステージ102を下降させる。ステージ102上面上のベースプレート103上にパウダー供給用コンテナ104から合金粉末105を供給し、リコータ106により合金粉末105を平坦化して粉末床107(層状粉末)を形成する(粉末床形成工程)。
The
次に、造形しようとする合金積層造形体101の3D-CADデータから変換された2Dスライスデータに基づいて、レーザ発信器108から出力されるレーザ109をガルバノメーターミラー110を通してベースプレート103上の未溶融の粉末へ照射し、微小溶融池を形成すると共に、微小溶融池を移動・逐次凝固させることにより、2Dスライス形状の凝固層112を形成する(局所溶融・凝固層形成工程)。なお、未溶融粉末は回収用コンテナ111に回収される。この操作を繰り返して積層することにより、合金積層造形体101を製作する。
Next, based on 2D slice data converted from 3D-CAD data of the alloy laminate molded
(取出工程)
上記工程で造形した合金積層造形体101は仮焼結体中に埋没しているため、次に、合金積層造形体を取り出す取出工程4を行う。合金積層造形体101の取り出し方法(合金積層造形体101と仮焼結体との分離方法、合金積層造形体101とベースプレート102との分離方法)に特段の限定はなく、従前の方法を利用できる。
(Extracting process)
Since the alloy laminate molded
取出工程後の合金積層造形体101から微細組織観察用の試料を採取し、光学顕微鏡および電子顕微鏡を用いて、該試料の微細組織を観察した。
A sample for fine structure observation was taken from the alloy laminate molded
その結果、合金積層造形体101の母相は、微細な柱状晶(平均粒幅10μm以下)が合金積層造形体101の積層方向に沿って林立した組織(いわゆる、急冷凝固組織)を有していた。
As a result, the matrix of the alloy laminate molded
さらに詳細に観察したところ、合金積層造形体101は、その母相結晶中に100nm以下のセラミックス粒子が分散析出している様子が観察された。なお、セラミック粒子は均一に分散されていることが望ましい。
Furthermore, when observed in detail, it was observed that in the matrix of the alloy laminate molded
また、セラミックス粒子がマトリックス中に分散することにより、結晶粒界の成長がピン止めされた結果、断面組織において粒界が湾曲する形態を呈し、そして微細な結晶粒径を有する組織が得られた。 In addition, as a result of the ceramic grain being dispersed in the matrix, the growth of grain boundaries was pinned, so that the grain boundaries were curved in the cross-sectional structure, and a structure having a fine grain size was obtained. .
以上から、本発明では、セラミックス粒子分散強化型合金の組織制御の検討を進めた結果、結晶、そして結晶粒界の形状、セラミックス粒子の分散状態等を制御することにより、強度、耐磨耗性等の機械的性質を向上できることを見出した。 From the above, in the present invention, as a result of studying the control of the structure of the ceramic particle dispersion strengthened alloy, as a result of controlling the shape of crystal and grain boundaries, the dispersion state of ceramic particles, etc., strength and wear resistance It has been found that mechanical properties such as can be improved.
すなわち、本発明では、セラミックス粒子形成元素を添加した母材粉末を用い、金属粉末積層造形により合金部材を作製する。金属粉末積層造形の局所溶融、急冷凝固により、セラミックス粒子が均一、かつ微細なままマトリックス中に分散させることができた。均一分散したセラミックス粒子のピンニング効果により、結晶粒界の移動が阻害されるため、結晶粒の成長も抑制され、結晶粒径微細化により母材の強度・耐磨耗性を向上させることができた。そして、結晶粒が成長(結晶粒界が移動)する過程において、結晶粒界がセラミックス粒子のピンニングにより大きく湾曲され、結晶粒界が波打つ形状になっていることで、粒界割れの進展を抑制できた。さらに、造形方向に沿った柱状組織を有するため、造形方向のクリープ強度、耐疲労特性をさらに向上できた。 That is, in the present invention, an alloy member is manufactured by metal powder lamination molding using base material powder to which a ceramic particle forming element is added. Local melting and rapid solidification of metal powder laminate molding allowed the ceramic particles to be dispersed uniformly and finely in the matrix. Since the movement of grain boundaries is inhibited by the pinning effect of the uniformly dispersed ceramic particles, the growth of crystal grains is also suppressed, and the strength and wear resistance of the base material can be improved by grain size reduction. The And, in the process of growing crystal grains (moving the grain boundaries), the grain boundaries are greatly curved by the pinning of the ceramic particles, and the grain boundaries have a wavy shape, thereby suppressing the development of intergranular cracks. did it. Furthermore, since it has a columnar structure along the shaping direction, the creep strength in the shaping direction and the fatigue resistance can be further improved.
以下具体的な実施例について説明する。 Specific examples will be described below.
母材SUS304に0.7wt%のZrを添加した合金を適用して、化学組成を図3に示す。この合金粉末をガスアトマイズ法により作製した。平均粒径は26μmであった。取出工程後の合金積層造形体101から図4に示す微細組織観察用の試料を採取した。図中の積層方向はベースプレート102の移動方向を指す。
The chemical composition is shown in FIG. 3 by applying an alloy obtained by adding 0.7 wt% of Zr to the base material SUS304. This alloy powder was produced by gas atomization. The average particle size was 26 μm. The sample for fine structure observation shown in FIG. 4 was extract | collected from the alloy lamination-fabrication molded
図5Aは、本発明の合金部材の柱状晶組織の一例を示す。実施例の合金積層造形体の積層方向に対し平行面のSEM像である。結晶組織は積層方向に伸びた粗大な柱状晶と微細な等軸晶の混在する組織となっている。柱状晶の長軸方向の結晶粒径は40μm以下が望ましく、今回のSEM像では、20〜35 μm程度であり、短軸方向は10 μm程度であった。結晶組織として柱状晶が存在する場合、その長軸方向の強度が短軸方向に比べて強くなってる。 FIG. 5A shows an example of a columnar crystal structure of the alloy member of the present invention. It is a SEM image of a parallel surface with respect to the lamination direction of the alloy lamination three-dimensional model of an example. The crystal structure is a structure in which coarse columnar crystals elongated in the stacking direction and fine equiaxed crystals are mixed. The crystal grain size in the long axis direction of the columnar crystals is desirably 40 μm or less, and in the SEM image of this time, it is about 20 to 35 μm and the short axis direction is about 10 μm. When columnar crystals exist as a crystal structure, the strength in the major axis direction is stronger than that in the minor axis direction.
図5Bは、図5Aの柱状晶の結晶粒界近傍の高倍像である。組織中の白いコントラストの粒子は、セラミックス粒子であり、重量比は、0.5以上5.0以下重量パーセントであり、その大きさは100nm以下であった。なお、セラミックス粒子は、例えば、イットリウム(Y)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、クロム(Cr)、アルミニウム(Al)、ハフニウム(Hf)、ジルコニウム(Zr)、マンガン(Mn)、モリブデン(Mo)の酸化物、炭化物、窒化物であることが望ましい。本実施例では、Zrの酸化物、窒化部の存在が確認できた。 FIG. 5B is a high magnification image of the vicinity of the grain boundary of the columnar crystals in FIG. 5A. The white contrast particles in the tissue were ceramic particles, and the weight ratio was 0.5 or more and 5.0 or less weight percent, and the size was 100 nm or less. The ceramic particles are, for example, yttrium (Y), titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr), aluminum (Al), hafnium (Hf), zirconium (Zr), manganese (Mn), molybdenum The oxide, carbide, nitride of Mo) is desirable. In the present example, the presence of the oxide of Zr and the nitrided portion was confirmed.
図6Aは図5Aの柱状晶の短軸方向の断面の微細組織の一例を示す。実施例の合金積層造形体の積層方向に対し垂直面のSEM像である。垂直面の結晶粒界は通常のものと違い、大きく湾曲され、結晶粒界が波打つ形状になっている。垂直方向の結晶粒径は1μm以下の超微細粒から大きい粒では20μm程度であった。平均結晶粒径は2.8μmであった。 FIG. 6A shows an example of the microstructure of the cross section in the minor axis direction of the columnar crystal of FIG. 5A. It is a SEM image of a surface perpendicular to the lamination direction of the alloy lamination three-dimensional model of an example. The grain boundaries in the vertical plane are greatly curved unlike the normal ones, and the grain boundaries are in a wavy shape. The crystal grain size in the vertical direction was about 20 μm for ultrafine grains of 1 μm or less to large grains. The average grain size was 2.8 μm.
図6Bは、図6Aの粒界近傍の高倍像である。組織中の白いコントラストの粒子は、セラミックス粒子であり、100nm以下のサイズで組織中に分散している様子が観察される。また、結晶粒内のみでなく、結晶粒界にもセラミックス粒子が分散している様子が観察できる。特に、図中に示している結晶粒界は、セラミックス粒子のピン止めにより湾曲していることがわかる。 FIG. 6B is a high magnification image of the vicinity of the grain boundary of FIG. 6A. White contrast particles in the tissue are ceramic particles, and it is observed that they are dispersed in the tissue with a size of 100 nm or less. Further, it can be observed that the ceramic particles are dispersed not only in the crystal grains but also in the grain boundaries. In particular, it is understood that the grain boundaries shown in the figure are curved by pinning of the ceramic particles.
次に、セラミックス粒子分布をより詳細に調査する為に、透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて微細組織観察を行った。図 7はセラミックス粒子分散組織の一例を示す透過型電子顕微鏡像であり、図 7(a)は明視野像、図 7(b)は暗視野像である。結晶粒界が曲がっている部分に微細なセラミックス粒子が分布している様子が観察できる。 Next, in order to investigate the ceramic particle distribution in more detail, the fine structure was observed using a transmission electron microscope (TEM). Fig. 7 is a transmission electron microscope image showing an example of the ceramic particle dispersed structure, Fig. 7 (a) is a bright field image, and Fig. 7 (b) is a dark field image. It can be observed that fine ceramic particles are distributed in the portion where the grain boundaries are bent.
Zrを添加したSUS304材のビッカース硬さは265.25であり、JIS G 4303(ステンレス鋼棒)におけるSUS304値以上の硬さを示しており、硬度特性の向上が確認された。 The Vickers hardness of the SUS304 material to which Zr is added is 265.25, which indicates a hardness of JIS G 4303 (stainless steel rod) or more in the SUS304 value, and improvement in the hardness characteristics was confirmed.
図8は、Zrを添加したSUS304材の合金積層造形体の引張特性の試験結果である。荷重方向は積層方向に垂直な方向となるように試験片を採取し、引張試験を行った結果、0.2%耐力および引張強さはそれぞれ536MPa、767MPaであった。図中点線はJIS G 4303のSUS304の強度を示す。結晶粒微細化、及びセラミックス粒子分散効果により、実施例材はSUS304を上回る機械的特性を示したことがわかる。 FIG. 8 shows the test results of the tensile properties of the Zr-added SUS304 alloy laminate molded article. As a result of collecting a test piece so that a load direction might be a direction perpendicular to the lamination direction and performing a tensile test, 0.2% proof stress and tensile strength were 536 MPa and 767 MPa, respectively. The dotted line in the figure shows the strength of SUS304 of JIS G 4303. From the grain refinement and ceramic particle dispersion effects, it can be seen that the example material exhibited mechanical properties superior to SUS304.
本発明に係るセラミックス粒子が分散された合金部材を用いた製造物の一例として、ベアリングがある。 A bearing is an example of a product using an alloy member in which ceramic particles according to the present invention are dispersed.
本発明のセラミックス粒子が分散された合金部材で製造された製造物は、金属粉末積層造形法により製造されることから、ベアリングのような複雑形状物でも容易に造形することができる。 The manufactured product made of the alloy member in which the ceramic particles of the present invention are dispersed is manufactured by the metal powder lamination molding method, so that it can be easily shaped even in a complicated shape such as a bearing.
また、本発明のセラミックス粒子が分散された合金部材を用いたベアリングは、高い強度と高い耐磨耗性を有することから、厳しい応力状態でも優れた耐久性を示すことができる。 In addition, since the bearing using the alloy member in which the ceramic particles of the present invention are dispersed has high strength and high wear resistance, it can exhibit excellent durability even in a severe stress state.
上述した実施形態や実施例は、本発明の理解を助けるために説明したものであり、本発明は、記載した具体的な構成のみに限定されるものではない。例えば、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。すなわち、本発明は、本明細書の実施形態や実施例の構成の一部について、削除・他の構成に置換・他の構成の追加をすることが可能である。 The embodiments and examples described above are described in order to help the understanding of the present invention, and the present invention is not limited to only the specific configurations described. For example, part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. That is, in the present invention, it is possible to delete, replace, and add other configurations to some of the configurations of the embodiments and examples of the present specification.
1 原料混合溶解工程
2 アトマイズ工程
3 積層造形工程
4 取出工程
10 溶湯
11 合金粉末
100 粉末積層造形装置
101 合金積層造形体
102 ステージ
103 ベースプレート
104 パウダー供給用コンテナ
105 合金粉末
106 リコーダ
107 粉末床
108 レーザ発信器
109 レーザ
110 ガルバノメーターミラー
111 回収用コンテナ
112 凝固層
1 Raw material mixing and dissolution process
2 atomization process
3 Layered molding process
4 Extraction process
10 molten metal
11 alloy powder
100 powder laminate molding machine
101 alloy layered object
102 stages
103 base plate
104 Container for powder supply
105 alloy powder
106 recorder
107 powder bed
108 Laser transmitter
109 laser
110 galvanometer mirror
111 Collection container
112 Coagulation layer
Claims (7)
前記柱状晶の短軸方向の断面組織は、大きく湾曲され、波打つ形状であり、
前記柱状晶の結晶粒内及び結晶粒界に100nm以下のセラミックス粒子が分散されたことを特徴とする合金部材。 Has a columnar crystal structure,
The cross-sectional structure in the minor axis direction of the columnar crystals is a large curved and corrugated shape,
An alloy member characterized in that ceramic particles of 100 nm or less are dispersed in crystal grains and grain boundaries of the columnar crystals.
前記セラミックス粒子は、イットリウム(Y)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、クロム(Cr)、アルミニウム(Al)、ハフニウム(Hf)、ジルコニウム(Zr)、マンガン(Mn)、モリブデン(Mo)の酸化物、炭化物、窒化物である、合金部材。 In the alloy member according to claim 1,
The ceramic particles are made of yttrium (Y), titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr), aluminum (Al), hafnium (Hf), zirconium (Zr), manganese (Mn), molybdenum (Mo) Alloy members that are oxides, carbides and nitrides.
前記柱状晶の結晶粒内及び結晶粒界に、前記セラミック粒子が均一分散された、合金部材。 In the alloy member according to claim 1,
An alloy member, in which the ceramic particles are uniformly dispersed in crystal grains and grain boundaries of the columnar crystals.
前記セラミックス粒子の重量比は、0.5以上5.0以下重量パーセントである、合金部材。 The alloy member according to any one of claims 1 to 3.
The alloy member, wherein the weight ratio of the ceramic particles is 0.5 or more and 5.0 or less by weight.
前記柱状晶組織の長軸方向の結晶粒径は、40μm以下であり、短軸方向の結晶粒径は、10μm以下である、合金部材。 The alloy member according to any one of claims 1 to 4.
The alloy member, wherein the crystal grain size in the long axis direction of the columnar crystal structure is 40 μm or less, and the crystal grain size in the short axis direction is 10 μm or less.
前記合金部材は、金属粉末積層造形法により造形された、合金部材。 The alloy member according to any one of claims 1 to 5,
The alloy member, wherein the alloy member is formed by a metal powder lamination molding method.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017187402A JP2019060006A (en) | 2017-09-28 | 2017-09-28 | Alloy member and article produced using the same |
PCT/JP2018/010991 WO2019064641A1 (en) | 2017-09-28 | 2018-03-20 | Alloy member and product using same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017187402A JP2019060006A (en) | 2017-09-28 | 2017-09-28 | Alloy member and article produced using the same |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019060006A true JP2019060006A (en) | 2019-04-18 |
Family
ID=65901352
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017187402A Pending JP2019060006A (en) | 2017-09-28 | 2017-09-28 | Alloy member and article produced using the same |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2019060006A (en) |
WO (1) | WO2019064641A1 (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPWO2021049538A1 (en) * | 2019-09-10 | 2021-03-18 | ||
WO2021066142A1 (en) | 2019-10-03 | 2021-04-08 | 東京都公立大学法人 | Heat-resistant alloy, heat-resistant alloy powder, heat-resistant alloy molded article, and method for producing same |
JP2021066933A (en) * | 2019-10-24 | 2021-04-30 | 日本製鉄株式会社 | Integrally-molded component, iron alloy powder and method for producing integrally-molded component |
US20210138543A1 (en) * | 2019-11-07 | 2021-05-13 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Process for the manufacture of an optimised steel material |
JP2021075789A (en) * | 2019-11-07 | 2021-05-20 | コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ | Optimized steel material |
JP2021075790A (en) * | 2019-11-07 | 2021-05-20 | コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ | Treatment method for optimized steel material |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7141251B2 (en) | 2018-06-06 | 2022-09-22 | 株式会社日立製作所 | Austenitic stainless steel and reactor internals |
CN111020347B (en) * | 2019-12-30 | 2021-08-17 | 广州航海学院 | High-density complex phase alloy material and preparation method thereof |
CN114131043A (en) * | 2021-11-18 | 2022-03-04 | 上海电气集团股份有限公司 | Method for improving utilization rate of TC4 titanium alloy powder |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09227972A (en) * | 1996-02-22 | 1997-09-02 | Nippon Steel Corp | Titanium-aluminium intermetallic compound base alloy material having superplasticity and its production |
US7531021B2 (en) * | 2004-11-12 | 2009-05-12 | General Electric Company | Article having a dispersion of ultrafine titanium boride particles in a titanium-base matrix |
JP5423092B2 (en) * | 2009-03-27 | 2014-02-19 | Jfeスチール株式会社 | Steel plate for cans with excellent surface properties after drawing and ironing and method for producing the same |
CN103898406B (en) * | 2014-03-25 | 2016-08-24 | 宝山钢铁股份有限公司 | A kind of yield strength 890MPa level low welding crack sensitivity steel plate and manufacture method thereof |
US10718038B2 (en) * | 2014-09-29 | 2020-07-21 | Hitachi, Ltd. | Two-phase alloy, product using said two-phase alloy, and method for producing said product |
JP2017025401A (en) * | 2015-07-21 | 2017-02-02 | 株式会社エビス | Metal lamination molding method, lamination molding apparatus, and lamination molding article |
-
2017
- 2017-09-28 JP JP2017187402A patent/JP2019060006A/en active Pending
-
2018
- 2018-03-20 WO PCT/JP2018/010991 patent/WO2019064641A1/en active Application Filing
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7241325B2 (en) | 2019-09-10 | 2023-03-17 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Method for manufacturing three-dimensional shaped article, three-dimensional shaped article, and oxide powder used for manufacturing three-dimensional shaped article |
WO2021049538A1 (en) * | 2019-09-10 | 2021-03-18 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Method for producing three-dimensionally shaped article, three-dimensionally shaped article, and oxidized powder used for producing three-dimensionally shaped article |
JPWO2021049538A1 (en) * | 2019-09-10 | 2021-03-18 | ||
WO2021066142A1 (en) | 2019-10-03 | 2021-04-08 | 東京都公立大学法人 | Heat-resistant alloy, heat-resistant alloy powder, heat-resistant alloy molded article, and method for producing same |
US11846006B2 (en) | 2019-10-03 | 2023-12-19 | Tokyo Metropolitan Public University Corporation | Heat-resistant alloy, heat-resistant alloy powder, heat-resistant alloy structural component, and manufacturing method of the same |
JP2021066933A (en) * | 2019-10-24 | 2021-04-30 | 日本製鉄株式会社 | Integrally-molded component, iron alloy powder and method for producing integrally-molded component |
JP7401742B2 (en) | 2019-10-24 | 2023-12-20 | 日本製鉄株式会社 | Manufacturing method for integrally molded parts, iron alloy powder, and integrally molded parts |
JP2021075790A (en) * | 2019-11-07 | 2021-05-20 | コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ | Treatment method for optimized steel material |
JP2021075791A (en) * | 2019-11-07 | 2021-05-20 | コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ | Manufacturing method for optimized steel material |
JP7227206B2 (en) | 2019-11-07 | 2023-02-21 | コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ | Optimized steel manufacturing method |
JP2021075789A (en) * | 2019-11-07 | 2021-05-20 | コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ | Optimized steel material |
JP7325393B2 (en) | 2019-11-07 | 2023-08-14 | コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ | optimized steel material |
JP7325394B2 (en) | 2019-11-07 | 2023-08-14 | コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ | Optimized steel processing method |
US20210138543A1 (en) * | 2019-11-07 | 2021-05-13 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Process for the manufacture of an optimised steel material |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2019064641A1 (en) | 2019-04-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2019060006A (en) | Alloy member and article produced using the same | |
JP6690789B2 (en) | Alloy material, product using the alloy material, and fluid machine having the product | |
JP6849128B2 (en) | Mixed powder for metal lamination modeling | |
Li et al. | Progress in additive manufacturing on new materials: A review | |
US11325189B2 (en) | Cobalt based alloy additive manufactured article, cobalt based alloy product, and method for manufacturing same | |
AU2015294055B2 (en) | Method for manufacturing machine components by additive manufacturing | |
Nematollahi et al. | Additive manufacturing of ni-rich nitihf 20: Manufacturability, composition, density, and transformation behavior | |
CA3061851C (en) | Cobalt based alloy additive manufactured article, cobalt based alloy product, and method for manufacturing same | |
JP2019173175A (en) | Manufacturing method of cobalt-based alloy laminate molded body | |
WO2016013495A1 (en) | Alloy structure and manufacturing method of alloy structure | |
WO2016013496A1 (en) | Relating to alloy structure and method for producing alloy structure. | |
WO2016013494A1 (en) | Alloy powder used in fused deposition modeling, and production method of said alloy powder | |
JP6536927B2 (en) | Alloy structure | |
JP2017222899A (en) | Metal powder for laminate molding and laminate molded body using metal powder | |
WO2020179766A1 (en) | Ni-based alloy member comprising additively manufactured article, method for manufacturing ni-based alloy member, and product using ni-based alloy member | |
CN115673338A (en) | Powder bed fusion forming method for realizing structure performance customization of nickel-based alloy by using double lasers and nickel-based alloy part | |
JP5088532B2 (en) | High-strength tool with excellent softening and surface finish characteristics and manufacturing method thereof | |
Borisov et al. | Formation of structure in titanium lightweight structures made by selective laser melting | |
Babalola et al. | Effect of nanocrystalline nickel powder and Co, Mo, ta, and Al additions on isothermal oxidation behavior of Ni–17Cr alloy | |
JP2019073760A (en) | Titanium-based alloy member, method for manufacturing titanium-based alloy member, and product manufactured using titanium-based alloy member | |
Patil et al. | Spark plasma sintering of 13Ni-400 maraging steel: Enhancement of mechanical properties through surface modification | |
WO2016013493A1 (en) | Production method of casting alloy | |
Paidpilli et al. | Sintering Response of Aluminum 6061-TiB 2 Composite: Effect of Prealloyed and Premixed Matrix | |
RU2771192C1 (en) | Powder of a cobalt-based alloy, sintered body made of a cobalt-based alloy, and method for manufacturing a sintered body from a cobalt-based alloy | |
RU2771192C9 (en) | Cobalt-based alloy powder, cobalt-based alloy sintered body, and method for producing cobalt-based alloy sintered body |