JPH02122026A - タングステン焼結合金の製造方法 - Google Patents
タングステン焼結合金の製造方法Info
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- JPH02122026A JPH02122026A JP27506788A JP27506788A JPH02122026A JP H02122026 A JPH02122026 A JP H02122026A JP 27506788 A JP27506788 A JP 27506788A JP 27506788 A JP27506788 A JP 27506788A JP H02122026 A JPH02122026 A JP H02122026A
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Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、高速回転体又は防護物を貫通する発射体に有
用なタングステン焼結合金の製造方法に関する。
用なタングステン焼結合金の製造方法に関する。
高速回転体は、高度の引張り強さ、ヤング率を有し、し
かも高速回転時に破壊しないような十分な靭性を有して
いなければならない。又、上記発射体は、高度の引張り
強さ、密度、硬さを有し、しかも発射体が防護物を完全
に貫通する前に破壊しないように十分の延性、靭性を存
することが必要である。
かも高速回転時に破壊しないような十分な靭性を有して
いなければならない。又、上記発射体は、高度の引張り
強さ、密度、硬さを有し、しかも発射体が防護物を完全
に貫通する前に破壊しないように十分の延性、靭性を存
することが必要である。
このような要求に応するべく高比重、高延性のタングス
テン合金の製造方法が、特開昭６２−１８５８４３号公
報に開示されている。このものは、タングステン粉末８
５〜９７％および残部が二・ンケルと鉄の粉末からなる
混合粉末を１〜４Ｌｏｎ／ ｃｙ＋１１の静水圧下で圧
粉し、得られた圧粉体を水素気流中で液相焼結した後、
該焼結体を真空中において加熱後急冷する熱処理を施す
ものである。
テン合金の製造方法が、特開昭６２−１８５８４３号公
報に開示されている。このものは、タングステン粉末８
５〜９７％および残部が二・ンケルと鉄の粉末からなる
混合粉末を１〜４Ｌｏｎ／ ｃｙ＋１１の静水圧下で圧
粉し、得られた圧粉体を水素気流中で液相焼結した後、
該焼結体を真空中において加熱後急冷する熱処理を施す
ものである。
上記焼結後に真空中で加熱・急冷の熱処理を施すことに
より、焼結体中に過剰に固溶した水素が除去され、又脆
化の原因となる不純物の粒界析出・を防止できるため高
延性が得られるとされている。
より、焼結体中に過剰に固溶した水素が除去され、又脆
化の原因となる不純物の粒界析出・を防止できるため高
延性が得られるとされている。
上記従来の製造方法により得られたタングステン合金が
適用される高速回転体や防護物を貫通する発射体にあっ
ては、寸法精度の要求が厳しく、最終的にセンタレス盤
などによる表面研削加工は必須の工程である。
適用される高速回転体や防護物を貫通する発射体にあっ
ては、寸法精度の要求が厳しく、最終的にセンタレス盤
などによる表面研削加工は必須の工程である。
しかして、本発明者らが鋭意研究を重ねた結果によれば
、タングステン−ニッケルー鉄（Ｗ−ＮＦｅ）系焼結合
金の延性は、セラミックスと同様に表面の残留応力に極
めて敏感である。したがって、上記従来例における脱水
素の加熱・急冷の熱処理を施した後に、センタレス盤な
どにより表面研削加工を加えると延性が著しく劣化して
しまい、実際に使用する上で問題になることが見出され
た。
、タングステン−ニッケルー鉄（Ｗ−ＮＦｅ）系焼結合
金の延性は、セラミックスと同様に表面の残留応力に極
めて敏感である。したがって、上記従来例における脱水
素の加熱・急冷の熱処理を施した後に、センタレス盤な
どにより表面研削加工を加えると延性が著しく劣化して
しまい、実際に使用する上で問題になることが見出され
た。
そこで本発明の目的とする所は、最終形状に機械加工後
の表面の残留応力の悪影響を除去し得るタングステン合
金の製造方法を提供することにより、上記従来の問題点
を解決することにある。
の表面の残留応力の悪影響を除去し得るタングステン合
金の製造方法を提供することにより、上記従来の問題点
を解決することにある。
上記目的を達成するため、本発明は、タングステン８５
〜９７％、残部がニッケルと鉄の粉末か■ らなる混合粉を圧縮成形し、ついで該圧縮成形体を液相
焼結により緻密化し、得られた焼結体を最終形状に加工
した後に、非酸化性雰囲気中で９００〜１４００℃で加
熱後徐冷却する。
〜９７％、残部がニッケルと鉄の粉末か■ らなる混合粉を圧縮成形し、ついで該圧縮成形体を液相
焼結により緻密化し、得られた焼結体を最終形状に加工
した後に、非酸化性雰囲気中で９００〜１４００℃で加
熱後徐冷却する。
しかして、その徐冷加速度は３０℃以下が好ましい。
以下、更に詳細に説明する。
本発明に用いる原料粉末は、高純度のタングステン（Ｗ
）、ニッケル（Ｎ ｉ ） 、鉄（Ｆｅ）の粉末である
。タングステン含有量は、所定の高密度を保つために８
５％以上が必要である。かつ又、液相焼結工程において
完全に緻密化する液相量を確保するため、９７％以下で
あることが必要である。ニッケルと鉄は、焼結時に液相
を発生して高密度化を促進し、かつ材料の延性を高める
「１的で添加される。その添加量は、合金量の３〜１５
％きする。３％以下では十分な液相が発生せず、高密度
化の効果が発揮できない。一方、１５％以上になるとタ
ングステンの含有量が少な（なりすぎて、合金の高比重
が得られなくなる。又、ニッケルと鉄の成分比率は、Ｎ
ｉ：Ｆｅ＝５：５からＮｉ：Ｆｅ＝８：２の間に調整す
ることが望ましい。
）、ニッケル（Ｎ ｉ ） 、鉄（Ｆｅ）の粉末である
。タングステン含有量は、所定の高密度を保つために８
５％以上が必要である。かつ又、液相焼結工程において
完全に緻密化する液相量を確保するため、９７％以下で
あることが必要である。ニッケルと鉄は、焼結時に液相
を発生して高密度化を促進し、かつ材料の延性を高める
「１的で添加される。その添加量は、合金量の３〜１５
％きする。３％以下では十分な液相が発生せず、高密度
化の効果が発揮できない。一方、１５％以上になるとタ
ングステンの含有量が少な（なりすぎて、合金の高比重
が得られなくなる。又、ニッケルと鉄の成分比率は、Ｎ
ｉ：Ｆｅ＝５：５からＮｉ：Ｆｅ＝８：２の間に調整す
ることが望ましい。
その理由は、この組成範囲で、液相焼結工程における液
相生成温度を、ニッケル又は鉄単体の場合より十分に低
下せしめ、ひいては効果的な液相焼結が可能となるため
である。
相生成温度を、ニッケル又は鉄単体の場合より十分に低
下せしめ、ひいては効果的な液相焼結が可能となるため
である。
したがって、単体のニッケルと鉄の混合粉末に代えて、
上記組成を有する両者の合金粉末を使用しても同等の効
果がある。
上記組成を有する両者の合金粉末を使用しても同等の効
果がある。
上記原料粉末の混合物を圧縮成形する際の圧力は、１〜
４ ｔ ｏ ｎ ／ｃｎｌの静水圧とする。１むｏｎ／
ｃｎ１未満での成形では、液相焼結を行っても２〜３
％の気孔が残留する。そのため圧縮成形体の密度が小さ
すぎて、完全に緻密化できず、延性が落ちる。また４ｔ
ｏｎ／ｃ＋ｆｌを越える成形では、逆に密度が高くなり
すぎて圧縮成形体中にクローズドボアが生じ、結局完全
に緻密化できない。
４ ｔ ｏ ｎ ／ｃｎｌの静水圧とする。１むｏｎ／
ｃｎ１未満での成形では、液相焼結を行っても２〜３
％の気孔が残留する。そのため圧縮成形体の密度が小さ
すぎて、完全に緻密化できず、延性が落ちる。また４ｔ
ｏｎ／ｃ＋ｆｌを越える成形では、逆に密度が高くなり
すぎて圧縮成形体中にクローズドボアが生じ、結局完全
に緻密化できない。
加圧に際して、通常の一軸圧縮ではなく静水圧力を用い
るのは、四方から万遍なく加圧することにより合金の均
質性を高め、ひいては延性を高めるためである。
るのは、四方から万遍なく加圧することにより合金の均
質性を高め、ひいては延性を高めるためである。
液相焼結は、水素中で、ニッケル・鉄成分が液相を生成
する温度であるｌ ４３０ ’Ｃ以上で行うことが必要
である。
する温度であるｌ ４３０ ’Ｃ以上で行うことが必要
である。
焼結時間は完全に緻密化が進行するに必要な時間、すな
わら２０分間以上を要し、しかして焼結中に粗大ポロシ
ティを生じさせないためには、６０分間以下が望ましい
。
わら２０分間以上を要し、しかして焼結中に粗大ポロシ
ティを生じさせないためには、６０分間以下が望ましい
。
次に焼結体を最終形状まで加工する。加工方法は、切削
、研削、あるいはスェージング等の塑性加工等いずれも
良く、又これらの組の合わせでも良い。
、研削、あるいはスェージング等の塑性加工等いずれも
良く、又これらの組の合わせでも良い。
本発明にあっては、最終形状まで機械加工した後に、例
えばアルゴンガス等の非酸化性雰囲気中で加熱・徐冷の
熱処理を施す。その理由は、熱処理後に表面研削などの
機械加工を施したのでは、表面残留応力の悪影響を除去
出来ないからであり、非酸化性雰囲気としたのは酸化性
雰囲気では酸化が著しいためである。
えばアルゴンガス等の非酸化性雰囲気中で加熱・徐冷の
熱処理を施す。その理由は、熱処理後に表面研削などの
機械加工を施したのでは、表面残留応力の悪影響を除去
出来ないからであり、非酸化性雰囲気としたのは酸化性
雰囲気では酸化が著しいためである。
上記の非酸化性雰囲気中での加熱処理温度を９００〜１
４００℃と規定したのは、９００℃未満では機械加工の
残留応力の除去が十分ではなく（第１図参照）、１４０
０℃を超える温度では、製品形状を保てないからである
。他方、冷却温度は、冷却中における残留応力の発生を
防止するために、３０°（／ｍｉｎ以下の遅い冷却速度
にすることが好ましい。
４００℃と規定したのは、９００℃未満では機械加工の
残留応力の除去が十分ではなく（第１図参照）、１４０
０℃を超える温度では、製品形状を保てないからである
。他方、冷却温度は、冷却中における残留応力の発生を
防止するために、３０°（／ｍｉｎ以下の遅い冷却速度
にすることが好ましい。
本発明の熱処理は、従来の、液相焼結後にただらに真空
中において加熱し、その後急冷する方法とは明白に異な
っている。すなわち、一般に材料の特性、例えば疲労強
度等に関して、表面の残留応力が影響することはよく知
られている。特に、先にも述べたように、セラミックス
及びタングステンなどの脆性材料は表面残留応力に敏感
である。
中において加熱し、その後急冷する方法とは明白に異な
っている。すなわち、一般に材料の特性、例えば疲労強
度等に関して、表面の残留応力が影響することはよく知
られている。特に、先にも述べたように、セラミックス
及びタングステンなどの脆性材料は表面残留応力に敏感
である。
どれほど注意深く加工を施しても、残留応力を生しさせ
ないことは不可能である。本発明者らは、この表面の残
留応力がタングステン焼結合金の延性に極めて大きい影
響を与えることを見出した。
ないことは不可能である。本発明者らは、この表面の残
留応力がタングステン焼結合金の延性に極めて大きい影
響を与えることを見出した。
第２図はその測定結果を示す。なお、表面残留応力はＸ
線回折を用いて半価幅中点法により行ったものである。
線回折を用いて半価幅中点法により行ったものである。
第２図から、表面残留応力の増加に反比例して伸びが減
少していることがわかる。換言すれば、延性の向上には
表面残留応力の除去が非常に重要である。
少していることがわかる。換言すれば、延性の向上には
表面残留応力の除去が非常に重要である。
本発明によれば、圧縮成形した所定の金属粉末を液相焼
結し、次いで最終形状まで加工した後に、非酸化性雰囲
気中で加熱・徐冷の熱処理を施すことによって、残留応
力の除去を行い、延性を有効に向トさせることができた
。
結し、次いで最終形状まで加工した後に、非酸化性雰囲
気中で加熱・徐冷の熱処理を施すことによって、残留応
力の除去を行い、延性を有効に向トさせることができた
。
（実施例）
以下、本発明の実施例を図とともに説明する。
タングステン粉９５ｗｔ％−ニッケル粉３．５ｗｔ％−
鉄粉１．５ ｗ ｔ％の組成に配合し、■型混合機を用
いて混合した。得られた混合粉を２Ｌｏｎ／ ＣＴＡの
静水圧下に圧縮成形し、その成形体を水素中で１５３０
’Ｃで４０分間液相焼結した。つづいて焼結体を１２
００℃で２時間、真空中で熱処理した後に、引張り試験
片に機械加工した。
鉄粉１．５ ｗ ｔ％の組成に配合し、■型混合機を用
いて混合した。得られた混合粉を２Ｌｏｎ／ ＣＴＡの
静水圧下に圧縮成形し、その成形体を水素中で１５３０
’Ｃで４０分間液相焼結した。つづいて焼結体を１２
００℃で２時間、真空中で熱処理した後に、引張り試験
片に機械加工した。
この機械加工により、試験片に表面残留応力が生じる。
この引張り試験片を８００〜１４００℃で１時間、アル
ゴン雰囲気中で熱処理した。この時の冷却速度は１０℃
／ｍｉｎである。
ゴン雰囲気中で熱処理した。この時の冷却速度は１０℃
／ｍｉｎである。
第１表に引張り試験結果を示す。又、比較例として、引
張り試験片に機械加工後、熱処理を施さなかったもの、
及び同機械加工後に１０００℃で１時間真空中で加熱処
理し、５０℃／ｍｉｎで急冷したものの結果についても
示す。
張り試験片に機械加工後、熱処理を施さなかったもの、
及び同機械加工後に１０００℃で１時間真空中で加熱処
理し、５０℃／ｍｉｎで急冷したものの結果についても
示す。
第１表より、本実施例の方法によるものは、熱処理を施
さなかったもの、及び機械加工後に加熱・象、冷したも
のより高い伸びを示すことがわかる。
さなかったもの、及び機械加工後に加熱・象、冷したも
のより高い伸びを示すことがわかる。
上記試験結果に基づき、本発明の利用分野である防護物
を貫通する発射体としての弾を製作し、多層目標物に対
する貫通比較検討した。上記比較例７と同じく、最終加
工後の熱処理なしで製造した発射体、及び比較例８．９
と同じ熱処理条件で製造した発射体の貫通能力を１００
とすると、本発明の方法による発射体の貫通能力は１０
０以上であった。
を貫通する発射体としての弾を製作し、多層目標物に対
する貫通比較検討した。上記比較例７と同じく、最終加
工後の熱処理なしで製造した発射体、及び比較例８．９
と同じ熱処理条件で製造した発射体の貫通能力を１００
とすると、本発明の方法による発射体の貫通能力は１０
０以上であった。
第
表
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、タングステン８
５〜９７％、残部がニッケルと鉄の粉末からなる混合粉
を圧縮成形し、ついで該圧縮成形体を液相焼結により緻
密化し、得られた焼結体を最終形状に加工した後に、非
酸化性雰囲気中で９００〜１４００℃で加熱、所定速度
で徐冷却するものとした。そのため、タングステン焼結
合金の最終製品形状における延性を著しく高めることが
でき、実質的に優れた発射体、高速回転体が得られると
いう効果がある。
５〜９７％、残部がニッケルと鉄の粉末からなる混合粉
を圧縮成形し、ついで該圧縮成形体を液相焼結により緻
密化し、得られた焼結体を最終形状に加工した後に、非
酸化性雰囲気中で９００〜１４００℃で加熱、所定速度
で徐冷却するものとした。そのため、タングステン焼結
合金の最終製品形状における延性を著しく高めることが
でき、実質的に優れた発射体、高速回転体が得られると
いう効果がある。
第１図は本発明のタングステン合金における熱処理温度
と表面圧縮残留応力との関係を示すグラフ、第２図は同
じく表面圧縮残留応力と伸びとの関係を示すグラフであ
る。
と表面圧縮残留応力との関係を示すグラフ、第２図は同
じく表面圧縮残留応力と伸びとの関係を示すグラフであ
る。
Claims (2)
- （１）タングステン８５〜９７％、残部がニッケルと鉄
の粉末からなる混合粉を圧縮成形し、ついで該圧縮成形
体を液相焼結により緻密化し、得られた焼結体を最終形
状に加工した後に、非酸化性雰囲気中で９００〜１４０
０℃で加熱後徐冷却することを特徴とするタングステン
焼結合金の製造方法。 - （２）前記非酸化性雰囲気中での加熱後の徐冷却の速度
は、３０℃／ｍｉｎ以下であることを特徴とする請求項
（１）記載のタングステン焼結合金の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63275067A JPH0639641B2 (ja) | 1988-10-31 | 1988-10-31 | タングステン焼結合金の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63275067A JPH0639641B2 (ja) | 1988-10-31 | 1988-10-31 | タングステン焼結合金の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02122026A true JPH02122026A (ja) | 1990-05-09 |
| JPH0639641B2 JPH0639641B2 (ja) | 1994-05-25 |
Family
ID=17550378
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63275067A Expired - Lifetime JPH0639641B2 (ja) | 1988-10-31 | 1988-10-31 | タングステン焼結合金の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0639641B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013084749A1 (ja) * | 2011-12-07 | 2013-06-13 | 株式会社アライドマテリアル | タングステン焼結合金 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5237503A (en) * | 1975-09-18 | 1977-03-23 | Us Government | Method of producing articles made of tungstennnickell iron alloy |
-
1988
- 1988-10-31 JP JP63275067A patent/JPH0639641B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5237503A (en) * | 1975-09-18 | 1977-03-23 | Us Government | Method of producing articles made of tungstennnickell iron alloy |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013084749A1 (ja) * | 2011-12-07 | 2013-06-13 | 株式会社アライドマテリアル | タングステン焼結合金 |
| JPWO2013084749A1 (ja) * | 2011-12-07 | 2015-04-27 | 株式会社アライドマテリアル | タングステン焼結合金 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0639641B2 (ja) | 1994-05-25 |
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