JP3252481B2

JP3252481B2 - 微細結晶粒を有するタングステン合金及びその製造方法

Info

Publication number: JP3252481B2
Application number: JP27530992A
Authority: JP
Inventors: 昇上西; 義信武田
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1992-09-18
Filing date: 1992-09-18
Publication date: 2002-02-04
Anticipated expiration: 2017-02-04
Also published as: JPH06100973A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、タングステン(Ｗ)を主
成分とする合金に関し、特に固相焼結法により作製され
た強度と延性に優れ且つそのバラツキの小さいタングス
テン合金、及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｗを主成分とする合金、特に９０重量％
以上のＷとＮｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕ等を含むヘビ
ーメタルは、バランサー材料等の高比重を生かした材料
や、放射線の遮蔽材等として利用されている。

【０００３】かかるタングステン合金は、Ｗを含むため
に従来から焼結法により製造されてきた。典型的には、
Ｗ粉末とＮｉ及び／又はＦｅ粉末等を混合し、混合粉末
の成形体を水素雰囲気中において１４００℃以上で焼結
する。この方法はいわゆる液相焼結法であり、Ｗより融
点の低いＮｉとＦｅが合金化して液相を生じ、この液相
がＷ粒子間にくまなく行き渡ることによって、Ｗ粒子の
周囲をＮｉ、Ｆｅ、Ｗ等からなるマトリックス相が均一
に存在する組織となり、９９％以上の密度を有する焼結
合金が得られる。

【０００４】この様に従来のタングステン合金は液相焼
結法により製造されるため、液相焼結過程においてＷ粒
子のオストワルド成長が避けられなかった。その結果、
Ｗ原料粉末の粒径が数μｍであっても、オストワルド成
長によってＷ粒子の大きさは約５０μｍ程度にまで異常
成長してしまう。従って、従来のタングステン合金は結
晶組織が粗く、強度並びに靭性に劣っていた。

【０００５】一方、液相焼結法によらずタングステン合
金を製造することも考えられる。即ち、焼結過程におい
て液相の生じない固相焼結法による製造が考えられる
が、従来の固相焼結法ではマトリックス相の形成が不十
分であり、マトリックス相がＷ粒子の周りを十分に取り
囲むことができないため、優れた機械的特性を有するタ
ングステン合金を得ることが困難であり、特に延性に劣
るタングステン合金しか得られなかった。

【０００６】特公平２−２４８８２号公報には、Ｎｉや
Ｆｅ等のマトリックス相を形成する金属がＷ粒子の周囲
を包んだ予合金粉末を用いて、固相焼結することが記載
されている。しかし、このような予合金粉末は、球面体
状ではなく多角形状となるためＷ粒子同士の近接性（コ
ンティギュイティ）が高く、従って得られるタングステ
ン合金は特に延性に劣る傾向がある。これを回避するた
めには、特開昭６１−１０４００２号公報に記載のごと
く、非常に短い時間だけ液相を生じさせることが必要で
あるが、この方法は実験室的には可能であっても工業的
規模で実施することは極めて困難である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この様な従来の事情か
ら、本発明者らは、Ｗ粒子が異常成長する液相焼結法に
よることなく、基本的に固相焼結法を用いて、機械的特
性に優れたタングステン合金を製造することを提案した
（特願平３−１６３１７２号参照）。

【０００８】上記方法は、メカニカルアロイング工程と
固相焼結工程を組み合わせた方法であり、メカニカルア
ロイングによりＷ元素をＮｉやＦｅ中に過飽和に複合化
させ、さらにメカニカルアロイングにより増進させられ
た拡散現象を利用して、Ｗ粒子を固相状態でオストワル
ド成長させるものである。従って、Ｗ粒子の不必要な成
長が抑制される結果、Ｗ粒子が微細な球面体状で且つＷ
粒子同士の近接性が低くなり、強度や靭性に優れたタン
グステン合金を得ることができる。

【０００９】しかしながら、上記方法により得られるタ
ングステン合金は延性が良好とは言えず、且つ延性のバ
ラツキが大きいと言う欠点があった。この傾向はＷ濃度
が高い合金ほど大きく、特にＷ濃度が９０重量％以上に
なると延性のバラツキが極めて大きくなるばかりか、強
度まで低下することが多かった。

【００１０】そこで本発明は、上記方法により得られる
タングステン合金の欠点を改良し、強度や靭性に優れる
と同時に延性にも優れたタングステン合金を提供するこ
とを目的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明が提案するタングステン合金は、Ｎｉ及び５
０〜９９重量％のＷを主成分とし、不純物であるＦｅの
含有量が３重量％以下であり、析出物としてＮｉ _４Ｗを
５体積％以上含み、Ｎｉ７５〜８５原子％、Ｗ１５〜２
５原子％、Ｆｅ３原子％以下の組成範囲のマトリックス
相と、平均結晶粒径７μｍ以下の球面体状のＷ粒子とか
らなることを特徴とする微細結晶粒を有するタングステ
ン合金である。

【００１２】又、本発明の微細結晶粒を有するタングス
テン合金の製造方法は、(ａ) 純Ｗ粉末と純Ｎｉ粉末又
は純Ｗ粉末とＷ−Ｎｉ合金粉末を、Ｗが５０〜９９重量
％となる組成に配合した後、均一に混合する工程と、 (ｂ) 得られた混合粉末を、不純物ガス成分が５００ｐ
ｐｍ以下の不活性ガス中又は真空中において８０℃以下
の温度にて、Ｎｉ又はＮｉ合金製のボール及び処理容器
を用いてメカニカルアロイングを行い、不純物であるＦ
ｅ濃度が３重量％以下のメカニカルアロイング粉末を得
る工程と、 (ｃ) 得られたメカニカルアロイング粉末を、真空中に
おいて３００〜１４３０℃の温度で容器中に封入する工
程と、 (ｄ) 容器中に封入されたメカニカルアロイング粉末
を、８００〜１４３０℃の温度にて押出比２以上の条件
で熱間押出する工程、とを含むことを特徴とする。

【００１３】

【作用】タングステン合金の機械的特性、特に延性を低
下させる原因について検討を重ねた結果、ＦｅとＷの金
属間化合物であるＦｅ_７Ｗ_６やＦｅＷＯ_４の存在が大き
く影響し、ＮｉとＷの金属間化合物であるＮｉ_４Ｗは何
ら妨げとならないことを見いだした。又、Ｎｉ_４Ｗには
規則格子と不規則格子が存在するが、そのどちらであっ
ても又それらの複合した状態（この場合多くは、一方が
他方の析出物として存在する、例えば規則格子の粒子が
不規則格子相中に析出する）であっても、機械的特性に
は悪影響を及ぼさないことが判った。

【００１４】従来から通常行われている方法では、Ｆｅ
を含まない原料粉末を用いた場合であっても、アトライ
ターやボールミル等のメカニカルアロイング装置の殆ど
はＳＵＳ等のＦｅ合金で作製されているから、通常のメ
カニカルアロイングを行うとＦｅが必ず不純物として混
入され、このＦｅが加熱時にＦｅ_７Ｗ_６等の金属間化合
物となって合金の機械的特性を低下させるのである。

【００１５】そこで本発明においては、Ｆｅ_７Ｗ_６の存
在を無くし又は極力減少させるため、液相焼結法では液
相生成のために不可欠とされていたＦｅを必須成分とせ
ず、しかもメカニカルアロイング工程では汚染成分とし
てのＦｅの混入を意識的に避ける必要がある。即ち、本
発明者らの研究によれば、Ｆｅ_７Ｗ_６が合金の５重量％
未満であれば延性等の機械的特性に悪影響を与えること
がなく、そのためにはメカニカルアロイング工程による
汚染を含めＦｅの含有量を全体の３重量％以下に抑える
ことが不可欠であること、理想的には重量でＦｅをＮｉ
の１／１００以下とするのが有効であることが判った。

【００１６】この様に、Ｆｅの含有量を３重量％以下に
抑えた本発明のタングステン合金では、Ｎｉが粘い元素
で圧着力があるためメカニカルアロイングが行い易く且
つ延性の改善に伴って押出性にも優れる結果、Ｗの含有
量を９９重量％まで増やすことが可能となった。又、合
金のマトリックス相の組成が７５〜８５原子％のＮｉ
と、１５〜２５原子％のＷと３原子％以下のＦｅとから
なり、この組成範囲のマトリックス相は主にＮｉとＷの
金属間化合物Ｎｉ_４Ｗを含むものである。このＮｉ_４Ｗ
は通常５体積％以上含まれ、しかも規則格子と不規則格
子が存在するが、合金の機械的特性に影響を及ぼさない
ことが明らかになった。

【００１７】又、本発明のタングステン合金は、下記す
るように温度制御したメカニカルアロイングや押出によ
る固相焼結を経て製造されるので微細な結晶構造が得ら
れ、Ｗ粒子が球面体状で平均結晶粒径が７μｍ以下とな
るうえ、Ｎｉ及びＷを主成分とするマトリックス相も極
めて微細となり、例えば平均結晶粒径が４μｍ以下とな
る。

【００１８】その結果、本発明のタングステン合金は、
上記したごとく延性の低下を防止できるだけでなく、１
６０ｋｇ／ｍｍ^２程度以上の優れた強度が得られる。こ
れに対し、固相焼結によりＷ粒子を微細にしても、液相
の生じる温度まで加熱した場合には、マトリックス相の
結晶粒径が大きくなって強度が１１０ｋｇ／ｍｍ^２程度
に留まり、Ｗ粒子と同様にマトリックス相の結晶が微細
であることが強度の向上にとって重要であることが判っ
た。

【００１９】次に、本発明方法について説明する。原料
粉末は、純Ｗ粉末と純Ｎｉ粉末又は純Ｗ粉末とＷ−Ｎｉ
合金粉末を使用し、Ｆｅ粉末は使用しない。これらの原
料粉末をＷが５０〜９９重量％となる組成に配合する
が、Ｗ濃度が９９重量％を越えるとメカニカルアロイン
グ時に粉砕効果ばかりが強くなり、良好な複合状態を得
難くなる。特にＷ−Ｎｉ合金粉末を使用すれば、メカニ
カルアロイングを行いにくいＷ粉末を少なくすることが
できる。

【００２０】上記のごとく配合し、均一に混合された混
合粉末は、メカニカルアロイングにより複合化される。
ただし、Ｗは金属間化合物を作り易いので、有害なＦｅ
_７Ｗ_６等を生成しないように、まず第１に不純物である
Ｆｅの混入を３重量％以下に抑制してメカニカルアロイ
ングすることが重要である。その為には、ボールの大き
さ及び量、ボールと粉末の比や処理容器の容量、処理雰
囲気、処理温度、及び回転数等の制御が必要であり、特
にボール及び処理容器をＮｉ又はＮｉ合金製にすること
が有効である。

【００２１】処理雰囲気としては、不純物ガス成分が５
００ｐｐｍ以下、好ましくは５０ｐｐｍ以下の不活性ガ
ス中又は真空とし、両雰囲気を交互に使っても良い。
又、処理温度は８０℃を越えると粉末が容器内部に付着
するため、８０℃を上限とする。処理温度が高い場合
や、雰囲気中の酸素等の不純物濃度が高い場合には、有
害な金属間化合物が生成しやすくなるのに加えて、その
生成により粉末の延性が低下するので粉砕作用だけが強
くなり、メカニカルアロイング現象が起こりにくくな
る。

【００２２】得られたメカニカルアロイング粉末は、不
純物として酸素成分を含んでいるのが通常であるから、
これを取り除き後の焼結現象を起こり易くするために、
水素ガス中又は真空中において８００〜１４３０℃で熱
処理することが好ましい。通常は水素ガス中での加熱に
より還元を行った後に真空中で加熱するが、酸素等の不
純物濃度を低く抑えた場合にはこれらの熱処理を行わな
くても良いし、次の容器への封入工程での加熱をもって
代用することも可能である。尚、上記熱処理及び次の容
器への封入は、メカニカルアロイング粉末を冷間又は熱
間で成形した後におこなっても良い。

【００２３】上記熱処理の温度は８００℃未満では効果
がないが、１４３０℃を越えると組織が粗大化するので
避けるべきである。即ち、温度が１０００℃を越えると
Ｗ粒子のオストワルド成長が起こり易くなり、Ｗ粒子が
球面体状になるが、１４４０℃以上の液相生成温度にな
るとマトリックス相の平均結晶粒径が４μｍを越え、合
金の強度が低下してしまうので、上限温度を１４３０℃
とした。

【００２４】次に、メカニカルアロイング粉末は真空中
において容器に充填され、封止される。容器の封止前に
全体を３００〜１４３０℃の温度に加熱して、吸着成分
を取り除くことが望ましい。尚、容器への封入後にメカ
ニカルアロイング粉末を熱間成形するか、又は封入前に
メカニカルアロイング粉末を冷間成形しても良い。容器
中に封入されたメカニカルアロイング粉末は、８００〜
１４３０℃の温度にて押出比２以上の条件で熱間押出さ
れる。この封入工程及び押出工程において、上記下限温
度未満では脱ガスの効果が得られなかったり押出が不可
能であったりするが、上限温度は前記熱処理工程の場合
と同様にマトリックス相の微細結晶組織を得るため１４
３０℃とする。

【００２５】又、Ｆｅを含む従来のタングステン合金で
は押出比を１０以上にしないと粉末同士の十分な接合力
が得られないが、Ｆｅを３重量％以下に抑えた本発明で
は押出比が１０より小さくても良好な延性並びに強度を
得ることができ、特にメカニカルアロイング粉末を予め
成形固化した場合には押出比を２まで小さくできる。し
かし、押出比が２未満では十分に緻密な押出材が得られ
ない。又、押出比が大きくなると割れが発生しやすい
が、押出前に容器に封入した粉末を熱間静水圧成形（Ｈ
ＩＰ）処理すると、割れの防止に有効である。

【００２６】かかる押出工程により得られるタングステ
ン合金では、Ｗ粒子とマトリックス相が極めて微細な結
晶組織となるうえ、図１及び図２に示すごとくＷ粒子は
多角形状ではなく、隣あうＷ粒子が接する部分以外は基
本的に球面体状となる。しかし、押出比等の条件によっ
ては、押出材の外周部等で球面体状のＷ粒子が押出方向
に引き伸ばされ、図３に示すごとく短軸が７μｍ以下で
アスペクト比が２以上の楕円体状となる場合がある。Ｗ
粒子が球面体状となることにより達成される優れた機械
的特性は、Ｗ粒子が楕円体状に変形しても影響されな
い。しかし硬度については、Ｗ粒子が球面体状の場合は
マイクロビッカース硬度３００台であるのに対し、楕円
体状となることで４００台まで硬度が高くなることがあ
る。

【００２７】かくして得られた押出材は、必要に応じ
て、機械的特性を更に向上させるために焼鈍することが
できる。焼鈍条件は、温度が７００℃以上、好ましくは
９００℃以上であり、時間が１０分間以上とする。ただ
し、焼鈍温度が１３５０℃を越えると組織が粗大化し易
いので、１３５０℃を上限とする。又、焼鈍温度からの
冷却速度は、７００℃まで１４℃／分以上の急速冷却と
することが、優れた延性を保持するうえで好ましいこと
が判った。

【００２８】尚、本発明のタングステン合金は、従来の
ヘビーメタルないしタングステン合金と同様に、Ｒｅ、
Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｕ等の元素（Ｆｅを除く）を添加
したり、鍛造やスェージング等の後加工を施すことによ
って、合金を強化し機械的特性を改善することができ
る。例えば、Ｒｅの添加により、合金は硬化され、強度
が上昇し、固溶強化も期待できる。

【００２９】

【実施例】実施例１純Ｗ粉末と純Ｎｉ粉末とを、Ｗ：Ｎｉの重量比が７：３
となるように配合した後、ボールミルを用いてＡｒガス
雰囲気中で３０分間混合した。得られた混合粉末４ｋｇ
を別のＮｉ合金製のボールミルに移し、酸素濃度を８０
ｐｐｍ以下となるように保ったＡｒガス雰囲気中におい
て平均８０℃の温度で５０時間のメカニカルアロイング
を実施した。

【００３０】得られたメカニカルアロイング粉末は、＋
２５０メッシュが４％以上存在する粗粉末であり、メカ
ニカルアロイングによる圧着作用が十分行われたと考え
られた。又、光学顕微鏡での観察により、ＮｉとＷが複
合化された状態になっていることが判った。

【００３１】このメカニカルアロイング粉末を金型プレ
スで冷間成形し、成形体を１０ ^−４ｔｏｒｒの真空中に
おいて５００℃で３時間保持した後、軟鋼容器中に充填
して気密封止し、更にこれを１２３０℃にて押出比１２
で熱間押出した。得られた押出材のマトリックス相は平
均結晶粒径が約１.１μｍであり、Ｗ粒子は球面体状で
平均結晶粒径が約１.３μｍであった。又、このマトリ
ックス相の組成をＴＥＭ−ＥＤＸにて分析した結果を表
１に示した。

【００３２】

【表１】マトリックス組成（原子％）ＦｅＮｉＷ 0.85 80.10 19.05 0.52 80.12 19.37 0.89 81.07 18.03 0.74 81.60 17.66 0.65 81.18 18.17 1.02 81.27 17.71 0.88 78.76 20.37 0.70 82.07 17.23 1.02 82.83 16.16 0.91 83.27 15.81 この結果から、Ｆｅは分析誤差程度しか混入しておら
ず、マトリックス相は基本的にＮｉとＷを主成分とし、
殆どＮｉ_４Ｗの組成に近いことが判った。

【００３３】次に、この押出材のマトリックス相をＴＥ
Ｍ観察したところ、無数の２０〜３０Åの粒子と３００
Å程度の析出粒子が見られ、これらの粒子は組成的には
マトリックス相の組成とほぼ等しく、電子線回折法によ
り規則格子Ｎｉ_４Ｗであることが確認された。又、Ｘ線
回折の結果、Ｆｅ_７Ｗ_６は同定されなかった。

【００３４】上記押出材から断面直径４ｍｍの試験片を
切り出し、常温で引張試験を行ったところ、引張強度は
１６２.４ｋｇ／ｍｍ^２、伸びは１５.１％であり、バラ
ツキは引張強度で±３％及び伸びで±６％であった。
尚、この押出材を１２５０℃で２時間保持し、ガスファ
ンを用いて１４℃／分以上の冷却速度で急冷した後に同
様の試験を行ったところ、引張強度は１４８ｋｇ／ｍｍ
^２及び伸びは１８％になった。

【００３５】又、同様に製造した押出材を１２５０℃で
２分間保持したところ、マトリックス相の平均結晶粒径
は４.５μｍとなり、引張強度は１３６.１ｋｇ／ｍｍ^２
及び伸びは１４％であった。同様に製造した押出材を１
４７０℃で２分間保持したところ、マトリックス相の平
均結晶粒径は６.５μｍになり、引張強度は１１８.１ｋ
ｇ／ｍｍ^２及び伸びは３４％であった。加熱温度を液相
が発生する温度以上に上げ過ぎると、マトリックス相の
結晶粒径が大きくなり、強度が急激に低下することが判
る。

【００３６】比較のため、ＳＵＳ３０４製のボールミル
を用いてメカニカルアロイングを行った以外は、上記実
施例１と同様にして押出材を得た。この押出材を同様に
分析した結果、不純物であるＦｅの濃度が３.２重量％
であって、Ｆｅ_７Ｗ_６が５.４重量％含まれていること
が判明した。又、この押出材の引張強度は１４９.１ｋ
ｇ／ｍｍ^２、伸びは３％であり、バラツキは引張強度で
±１３％及び伸びで±１４％であって、上記実施例２の
押出材に比べて機械的特性が劣っていた。

【００３７】実施例２純Ｗ粉末と純Ｎｉ粉末とを、Ｗ：Ｎｉの重量比が８：２
となるように配合した後、ボールミルを用いてＡｒガス
雰囲気中で３０分間混合した。得られた混合粉末３ｋｇ
をＮｉ合金製のアトライターに移し、酸素濃度を８０ｐ
ｐｍ以下となるように保ったＡｒガス雰囲気中におい
て、１７５回転／分の回転数にて６０℃以下の温度で１
０時間のメカニカルアロイングを実施した。

【００３８】得られたメカニカルアロイング粉末を、水
素気流中にて１０００℃の温度に３時間保持した後、１
０^−４ｔｏｒｒの真空中において１０００℃で更に２時
間保持した。次に、この粉末を１０^−４ｔｏｒｒの真空
中において３００℃で３時間保持した後、２つの軟鋼容
器中に分けて充填し、気密封止した。この様にして各容
器中に封入された粉末を、片方は９５０℃で押出比３及
び他方は１２５０℃で押出比１８の条件でそれぞれ熱間
押出した。

【００３９】押出比３の条件で得られた押出材には割れ
や空孔が存在しなかったが、押出比１８の条件による押
出材には、押出方向に垂直な方向に微細な割れが多数認
められた。しかし、上記と同様に容器に封入したメカニ
カルアロイング粉末を、予めＨＩＰにより１３００気圧
にて１２３０℃で２時間処理した後、同様に１２５０℃
で押出比１８の条件で押出加工した場合には割れは認め
られず、良好な押出材が得られた。

【００４０】実施例３純Ｗ粉末、純Ｎｉ粉末、Ｒｅ粉末及びＣｒ粉末を、Ｗ：
Ｎｉ：Ｒｅ：Ｃｒの重量比が８０：１３：６：１となる
ように配合した後、ボールミルを用いてＡｒガス雰囲気
中で３０分間混合した。得られた混合粉末３ｋｇをＮｉ
合金製の振動ミルに移し、酸素濃度を８０ｐｐｍ以下と
なるように保ったＡｒガス雰囲気中において、６０℃以
下の温度で３０時間のメカニカルアロイングを実施し
た。

【００４１】得られたメカニカルアロイング粉末中のＦ
ｅ濃度は０.３８重量％であった。このメカニカルアロ
イング粉末を、１０^−４ｔｏｒｒの真空中において４０
０℃で３時間保持した後、軟鋼容器中に充填して気密封
止した。次に、容器中に封入された粉末を、１２５０℃
で押出比１４の条件で熱間押出した。押出材を光学顕微
鏡で観察したところ、表面部のＷ粒子は短径が３μｍ以
下でアスペクト比が３以上の楕円体状であった。又、押
出材のマイクロビッカース硬さは約４３０であった。

【００４２】上記押出材から実施例１と同様の試験片を
切り出し、常温で引張試験を行ったところ、引張強度は
１７４.０ｋｇ／ｍｍ^２、伸びは１３.０％であり、バラ
ツキは引張強度で±３％及び伸びで±７％であった。
尚、ＲｅをＮｉ−Ｒｅ合金粉末として添加した場合であ
っても、引張強度は１７３.０ｋｇ／ｍｍ^２及び伸びは
１３.０％、バラツキも引張強度で±３％及び伸びで±
６％と、いずれも大きな差異はなかった。

【００４３】他方、純Ｗ粉末、純Ｎｉ粉末、Ｍｏ粉末及
びＣｏ粉末をＷ：Ｎｉ：Ｍｏ：Ｃｏの重量比が９０：
６：３：１となるように配合し、上記と同様にして製造
した押出材では、引張強度が１７２.０ｋｇ／ｍｍ^２及
び伸びが１４.０％であった。

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば、不純物としてのＦｅの
混入を極力低く抑えながらのメカニカルアロイング工程
と押出工程とを組み合わせた固相焼結法により、Ｗ粒子
を基本的に微細な球面体状にすると同時にマトリックス
相も微細化し、且つ機械的特性に悪影響を及ぼすＦｅ_７
Ｗ_６の生成をなくし又は抑制して、強度と同時に延性に
優れ、しかもこれらのバラツキが極めて少ないタングス
テン合金を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のタングステン合金における球面体状の
Ｗ粒子とマトリックス相からなる金属組織を模式的に示
した図である。

【図２】図１の球面体状のＷ粒子とマトリックス相から
なる金属組織を拡大して模式的に示す図である。

【図３】本発明のタングステン合金における楕円体状の
Ｗ粒子とマトリックス相からなる金属組織を模式的に示
した図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平５−9641（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−25950（ＪＰ，Ａ) 特開平３−293978（ＪＰ，Ａ) 特開昭54−99719（ＪＰ，Ａ) 特開平４−2736（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−189307（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−264142（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C22C 27/04 B22F 1/00 - 3/20 C22C 1/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｎｉ及び５０〜９９重量％のＷを主成分
とし、不純物であるＦｅの含有量が３重量％以下であ
り、析出物としてＮｉ _４Ｗを５体積％以上含み、Ｎｉ７
５〜８５原子％、Ｗ１５〜２５原子％、Ｆｅ３原子％以
下の組成範囲のマトリックス相と、平均結晶粒径７μｍ
以下の球面体状のＷ粒子とからなることを特徴とする微
細結晶粒を有するタングステン合金。
【請求項２】上記球面体状のＷ粒子以外に、短軸が７
μｍ以下でアスペクト比が２以上の楕円体状のＷ粒子を
含むことを特徴とする、請求項１に記載の微細結晶粒を
有するタングステン合金。
【請求項３】合金中に含有されるＦｅとＷの金属間化
合物Ｆｅ_７Ｗ_６が５重量％未満であることを特徴とす
る、請求項１又は２に記載の微細結晶粒を有するタング
ステン合金。
【請求項４】マトリックス相の平均結晶粒径が４μｍ
以下であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか
に記載の微細結晶粒を有するタングステン合金。
【請求項５】請求項１に記載の微細結晶粒を有するタ
ングステン合金の製造方法であって、 (ａ) 純Ｗ粉末と純Ｎｉ粉末又は純Ｗ粉末とＷ−Ｎｉ合
金粉末を、Ｗが５０〜９９重量％となる組成に配合した
後、均一に混合する工程と、 (ｂ) 得られた混合粉末を、不純物ガス成分が５００ｐ
ｐｍ以下の不活性ガス中又は真空中において８０℃以下
の温度にて、Ｎｉ又はＮｉ合金製のボール及び処理容器
を用いてメカニカルアロイングを行い、不純物であるＦ
ｅ濃度が３重量％以下のメカニカルアロイング粉末を得
る工程と、 (ｃ) 得られたメカニカルアロイング粉末を、真空中に
おいて３００〜１４３０℃の温度で容器中に封入する工
程と、 (ｄ) 容器中に封入されたメカニカルアロイング粉末
を、８００〜１４３０℃の温度にて押出比２以上の条件
で熱間押出する工程、とを含むことを特徴とするタングステン合金の製造方
法。
【請求項６】前記(ｂ)工程で得られたメカニカルアロ
イング粉末を、水素ガス中又は真空中において８００〜
１４３０℃で熱処理することを特徴とする、請求項５に
記載の微細結晶粒を有するタングステン合金の製造方
法。
【請求項７】前記(ｃ)工程の後にメカニカルアロイン
グ粉末を熱間成形するか、又は(ｃ)工程の前にメカニカ
ルアロイング粉末を冷間成形することを特徴とする、請
求項５又は６に記載の微細結晶粒を有するタングステン
合金の製造方法。
【請求項８】前記(ｄ)工程で得られた押出材を、７０
０〜１３５０℃の温度で１０分間以上焼鈍し、焼鈍温度
から７００℃まで１４℃／分以上の速度で急速冷却する
ことを特徴とする、請求項５〜７のいずれかに記載の微
細結晶粒を有するタングステン合金の製造方法。