JPH0656547A - 傾斜機能材ブロックの残留応力調整方法 - Google Patents
傾斜機能材ブロックの残留応力調整方法Info
- Publication number
- JPH0656547A JPH0656547A JP21583292A JP21583292A JPH0656547A JP H0656547 A JPH0656547 A JP H0656547A JP 21583292 A JP21583292 A JP 21583292A JP 21583292 A JP21583292 A JP 21583292A JP H0656547 A JPH0656547 A JP H0656547A
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- JP
- Japan
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- stresses
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- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
- Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高温で接合した傾斜機能材の一方の端部側に
生じる引張残留応力のレベルを、低下させるか又は圧縮
残留応力に変化させることにより、実使用時における割
れ感受性を小さくする。 【構成】 圧縮残留応力が残存している側の端部近傍
を、例えば、約600〜1000℃の温度に、所定時間加熱す
る。
生じる引張残留応力のレベルを、低下させるか又は圧縮
残留応力に変化させることにより、実使用時における割
れ感受性を小さくする。 【構成】 圧縮残留応力が残存している側の端部近傍
を、例えば、約600〜1000℃の温度に、所定時間加熱す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は傾斜機能材ブロックの残
留応力の調整方法に関する。
留応力の調整方法に関する。
【０００２】
【従来技術及び問題点】傾斜機能材は、材料を構成する
要素の組成を段階的に変化させ、使用環境に適合した機
能を発揮させるのに最適な分布となるように合成した材
料である。金属どうしの組合せ、金属とセラミックの組
合せ等を行なうことによって各種の用途に使用されてい
る。
要素の組成を段階的に変化させ、使用環境に適合した機
能を発揮させるのに最適な分布となるように合成した材
料である。金属どうしの組合せ、金属とセラミックの組
合せ等を行なうことによって各種の用途に使用されてい
る。
【０００３】傾斜機能材を作製するには、まず、原料粉
末を予め定められた組成分布にしたがって押型内に段階
的に充填して積層体を作る。この積層体をＣＩＰ等によ
って成形した後、さらにＨＩＰ又は自己発熱燃焼によっ
て焼結することによって緻密な焼結体ブロックが形成さ
れる。
末を予め定められた組成分布にしたがって押型内に段階
的に充填して積層体を作る。この積層体をＣＩＰ等によ
って成形した後、さらにＨＩＰ又は自己発熱燃焼によっ
て焼結することによって緻密な焼結体ブロックが形成さ
れる。
【０００４】組成の異なる材料どうしが高温で接合され
ると、両材料の降伏応力の相違(塑性変形抵抗性の相違)
によって、冷却中に熱応力が生じ、接合材に残留応力が
発生する。
ると、両材料の降伏応力の相違(塑性変形抵抗性の相違)
によって、冷却中に熱応力が生じ、接合材に残留応力が
発生する。
【０００５】例えば、セラミック材料と金属材料の傾斜
機能材の場合、セラミックは金属に比べて降伏応力が高
いため、焼結後の冷却中に、金属の方が塑性変形して焼
結体ブロックが形成される。この結果、セラミック材料
の方に引張の残留応力が発生し、金属材料の方に圧縮の
残留応力が発生する。これは、硬い金属材料と軟らかい
金属材料の傾斜機能材についても同様である。硬い金属
は軟らかい金属に比べて塑性変形がしにくいため、硬い
金属材料の方に引張の残留応力が発生し、軟らかい金属
材料の方に圧縮の残留応力が発生する。
機能材の場合、セラミックは金属に比べて降伏応力が高
いため、焼結後の冷却中に、金属の方が塑性変形して焼
結体ブロックが形成される。この結果、セラミック材料
の方に引張の残留応力が発生し、金属材料の方に圧縮の
残留応力が発生する。これは、硬い金属材料と軟らかい
金属材料の傾斜機能材についても同様である。硬い金属
は軟らかい金属に比べて塑性変形がしにくいため、硬い
金属材料の方に引張の残留応力が発生し、軟らかい金属
材料の方に圧縮の残留応力が発生する。
【０００６】このような傾斜機能材ブロックの焼結温度
は非常に高温であるから、残留応力値も非常に高くな
る。従って、残留応力が引張状態にある部位は割れ感受
性が著しく大きいため、このままで実使用に供すると、
比較的小さな衝撃等によっても割れが発生し、製品とし
ての信頼性に欠ける問題があった。
は非常に高温であるから、残留応力値も非常に高くな
る。従って、残留応力が引張状態にある部位は割れ感受
性が著しく大きいため、このままで実使用に供すると、
比較的小さな衝撃等によっても割れが発生し、製品とし
ての信頼性に欠ける問題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】第１の端部側に降伏応
力の高い材料、第２の端部側に降伏応力の低い材料を配
し、両材料の間には成分組成が段階的に変化する材料を
配してなり、高温での接合によって、第１の端部側に引
張残留応力、第２の端部に圧縮残留応力が残存している
ブロックに関し、第１の端部側に残存する引張残留応力
のレベルを低下又は圧縮残留応力に変化させることので
きる方法を提供することを目的とする。
力の高い材料、第２の端部側に降伏応力の低い材料を配
し、両材料の間には成分組成が段階的に変化する材料を
配してなり、高温での接合によって、第１の端部側に引
張残留応力、第２の端部に圧縮残留応力が残存している
ブロックに関し、第１の端部側に残存する引張残留応力
のレベルを低下又は圧縮残留応力に変化させることので
きる方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】圧縮残留応力が残存して
いる第２の端部近傍を、局部的に適当時間加熱するよう
にしたものである。加熱温度は、約600〜1000℃の範囲
で適宜選定することができる。
いる第２の端部近傍を、局部的に適当時間加熱するよう
にしたものである。加熱温度は、約600〜1000℃の範囲
で適宜選定することができる。
【０００９】
【作用】圧縮残留応力が発生している第２の端部近傍を
適当時間加熱すると、第２の端部近傍は昇温すると共
に、その熱は第１の端部に向かって伝導する。従って、
第２の端部側と第１の端部側には、温度勾配が形成され
る。この状態で加熱を停止し、そのまま放置して冷却す
るとブロック全体の残留応力が再分配され、第２の端部
側に存在していた圧縮残留応力は引張残留応力に変化す
る。一方、第１の端部側に存在していた引張残留応力の
レベルは低下して、加熱条件次第では圧縮残留応力状態
にまで変化する。第２端部側が圧縮残留応力から引張残
留応力に変化しても、引張残留応力値は低いレベルにす
ぎないため、割れ感受性は小さく、実用上何ら差支えは
ない。
適当時間加熱すると、第２の端部近傍は昇温すると共
に、その熱は第１の端部に向かって伝導する。従って、
第２の端部側と第１の端部側には、温度勾配が形成され
る。この状態で加熱を停止し、そのまま放置して冷却す
るとブロック全体の残留応力が再分配され、第２の端部
側に存在していた圧縮残留応力は引張残留応力に変化す
る。一方、第１の端部側に存在していた引張残留応力の
レベルは低下して、加熱条件次第では圧縮残留応力状態
にまで変化する。第２端部側が圧縮残留応力から引張残
留応力に変化しても、引張残留応力値は低いレベルにす
ぎないため、割れ感受性は小さく、実用上何ら差支えは
ない。
【００１０】
【発明の効果】第１端部側(降伏応力の高い材料を配し
た側)の引張残留応力レベルが低下又は圧縮残留応力に
変化するから、製品使用時における割れ感受性は小さく
なり、製品品質の信頼性が向上する。
た側)の引張残留応力レベルが低下又は圧縮残留応力に
変化するから、製品使用時における割れ感受性は小さく
なり、製品品質の信頼性が向上する。
【００１１】
【実施例】直方体形状(50L×202W×100H)の傾斜機能材
ブロックを作製した。ブロックは、原料粉末を予め定め
られた組成に基づいてカプセル中に分配し、脱気密封し
た後、約５時間のＨＩＰ処理(1200℃、1000気圧)により
成形した。
ブロックを作製した。ブロックは、原料粉末を予め定め
られた組成に基づいてカプセル中に分配し、脱気密封し
た後、約５時間のＨＩＰ処理(1200℃、1000気圧)により
成形した。
【００１２】図１に該ブロックの縦断面図を示してい
る。符号(1)で示す部分を第１の端部側とし、降伏応力
の高い材料を配している。符号(3)で示す部分を第２の
端部側とし、降伏応力の低い材料を配している。両材料
の間には成分組成が段階的に変化する７種類の材料(2a)
(2b)(2c)(2d)(2e)(2f)(2g)を配している。各材料の層の
厚さ及び成分を表１に示す。
る。符号(1)で示す部分を第１の端部側とし、降伏応力
の高い材料を配している。符号(3)で示す部分を第２の
端部側とし、降伏応力の低い材料を配している。両材料
の間には成分組成が段階的に変化する７種類の材料(2a)
(2b)(2c)(2d)(2e)(2f)(2g)を配している。各材料の層の
厚さ及び成分を表１に示す。
【００１３】
【表１】
【００１４】次に、符号(1)で示す第１の端部側及び中
間部分を断熱材で被覆し、符号(3)で示す第２の端部側
だけを露出させた状態で、第２の端部近傍をバーナーで
局部的に加熱した。被加熱部には熱電対を取り付けてお
き、約600℃の温度で略一定となるようにバーナーの加
熱を調節した。約１時間加熱した後、そのまま放置して
冷却した。
間部分を断熱材で被覆し、符号(3)で示す第２の端部側
だけを露出させた状態で、第２の端部近傍をバーナーで
局部的に加熱した。被加熱部には熱電対を取り付けてお
き、約600℃の温度で略一定となるようにバーナーの加
熱を調節した。約１時間加熱した後、そのまま放置して
冷却した。
【００１５】符号(1)で示す第１端部近傍について、加
熱前後における残留応力状態をＸ線残留応力測定装置に
より測定した。測定結果は、加熱前は引張残留応力で＋
5.2kg/mm2、加熱後は圧縮残留応力で−1.2kg/mm2であっ
た。なお、第２の端部側の材料はオーステナイト組織で
あるため、測定できなかった。この結果から明らかなよ
うに、焼結後に高い引張残留応力が存在していた第１端
部側は、上記加熱処理を施すことにより、残留応力は引
張から圧縮に変化していることがわかる。
熱前後における残留応力状態をＸ線残留応力測定装置に
より測定した。測定結果は、加熱前は引張残留応力で＋
5.2kg/mm2、加熱後は圧縮残留応力で−1.2kg/mm2であっ
た。なお、第２の端部側の材料はオーステナイト組織で
あるため、測定できなかった。この結果から明らかなよ
うに、焼結後に高い引張残留応力が存在していた第１端
部側は、上記加熱処理を施すことにより、残留応力は引
張から圧縮に変化していることがわかる。
【図１】傾斜機能材の供試ブロックの縦断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西田 和善 大阪府大阪市西区京町堀２丁目４番７号 中外炉工業株式会社内 (72)発明者 河合 徹 大阪府枚方市中宮大池１丁目１番１号 株 式会社クボタ枚方製造所内 (72)発明者 篠崎 斌 大阪府枚方市中宮大池１丁目１番１号 株 式会社クボタ枚方製造所内
Claims (1)
- 【請求項１】 組成が傾斜する傾斜機能材ブロックの残
留応力を調整する方法であって、ブロックは、第１の端
部側に降伏応力の高い材料、第２の端部側に降伏応力の
低い材料を配し、両材料の間には成分組成が段階的に変
化する材料を配しており、ブロックは、各材料を高温で
接合することによって形成され、第１の端部側に引張残
留応力、第２の端部に圧縮残留応力が残存しており、該
ブロックの第２の端部側を局部的に加熱することによっ
て、ブロック全体の残留応力を再分配し、第１の端部側
に存在していた引張残留応力を低下又は圧縮残留応力に
変化させることを特徴とする、傾斜機能材ブロックの残
留応力調整方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4215832A JP2878908B2 (ja) | 1992-08-13 | 1992-08-13 | 傾斜機能材ブロックの残留応力調整方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4215832A JP2878908B2 (ja) | 1992-08-13 | 1992-08-13 | 傾斜機能材ブロックの残留応力調整方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0656547A true JPH0656547A (ja) | 1994-03-01 |
| JP2878908B2 JP2878908B2 (ja) | 1999-04-05 |
Family
ID=16679006
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4215832A Expired - Lifetime JP2878908B2 (ja) | 1992-08-13 | 1992-08-13 | 傾斜機能材ブロックの残留応力調整方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2878908B2 (ja) |
-
1992
- 1992-08-13 JP JP4215832A patent/JP2878908B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2878908B2 (ja) | 1999-04-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19990112 |