JPH07310106A - 傾斜機能材料の製造方法 - Google Patents
傾斜機能材料の製造方法Info
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- JPH07310106A JPH07310106A JP6101419A JP10141994A JPH07310106A JP H07310106 A JPH07310106 A JP H07310106A JP 6101419 A JP6101419 A JP 6101419A JP 10141994 A JP10141994 A JP 10141994A JP H07310106 A JPH07310106 A JP H07310106A
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- JP
- Japan
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- melting point
- skeleton
- point component
- powder
- functionally gradient
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/10—Nuclear fusion reactors
Landscapes
- Porous Artificial Stone Or Porous Ceramic Products (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 安価に、確実に、しかも、傾斜濃度を正確に
制御できる傾斜機能材料の製造法の提供。 【構成】 平均粒子径が異なる２種類以上の高融点成分
の粉末をスラリー化する工程、このスラリーを型に流し
込みその沈降速度の変化によって、上方から下方に向か
って、粒子径が小から大へ、気孔率が大から小に連続的
に変化した高融点成分の粉末を成形体を得る工程、この
スケルトンに低融点成分を溶浸し傾斜機能材料とする工
程からなる。また、上記成形体を焼結してスケルトンを
得て、これに低融点成分を溶浸することによって、それ
ぞれが濃度傾向を有するをスラリー化する傾斜機能材料
を得ることができる。
制御できる傾斜機能材料の製造法の提供。 【構成】 平均粒子径が異なる２種類以上の高融点成分
の粉末をスラリー化する工程、このスラリーを型に流し
込みその沈降速度の変化によって、上方から下方に向か
って、粒子径が小から大へ、気孔率が大から小に連続的
に変化した高融点成分の粉末を成形体を得る工程、この
スケルトンに低融点成分を溶浸し傾斜機能材料とする工
程からなる。また、上記成形体を焼結してスケルトンを
得て、これに低融点成分を溶浸することによって、それ
ぞれが濃度傾向を有するをスラリー化する傾斜機能材料
を得ることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、核融合炉などのダイバ
ータ板等の受熱素子や放熱板として使用される傾斜機能
材料の製造方法に関する。
ータ板等の受熱素子や放熱板として使用される傾斜機能
材料の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、かかる傾斜機能材料の製造法
が種々提案されている。
が種々提案されている。
【０００３】例えば、特開昭６０−４６３４４号公報に
は、粒子径の異なるＭｏ粉末を積層して、各積層位置に
温度差を付与して焼結することによって気孔率を連続的
に変化させたスケルトンを得て、これにＣｕを溶浸させ
ることが開示されている。しかしながら、これの実施の
ためには、数種の粒度の異なる粉末を積層するための複
雑な工程と温度差を付与して焼結するための特殊な焼結
設備が必要となり、傾斜構造の制御も困難である。
は、粒子径の異なるＭｏ粉末を積層して、各積層位置に
温度差を付与して焼結することによって気孔率を連続的
に変化させたスケルトンを得て、これにＣｕを溶浸させ
ることが開示されている。しかしながら、これの実施の
ためには、数種の粒度の異なる粉末を積層するための複
雑な工程と温度差を付与して焼結するための特殊な焼結
設備が必要となり、傾斜構造の制御も困難である。
【０００４】また、特開平３−２７４１０５号公報に
は、相互に固溶しない粒度分布の異なる複数以上の原料
粉末をスラリー化し、このスラリーを遠心分離又は沈降
分離して成形体を得ることが記載されている。しかしな
がら、この方法で、組成に応じて最適焼結温度が異なる
系の傾斜機能材料を製造する場合は次のような問題が生
じる。すなわち、成形体の特定の組成に対して焼結温度
を選定すると、これより最適焼結温度が高い組成の部分
では十分な緻密化が起こらず、最適焼結温度が低い組成
の部分では過焼結となり、傾斜機能材料として使用に耐
え得る材料が得られない。
は、相互に固溶しない粒度分布の異なる複数以上の原料
粉末をスラリー化し、このスラリーを遠心分離又は沈降
分離して成形体を得ることが記載されている。しかしな
がら、この方法で、組成に応じて最適焼結温度が異なる
系の傾斜機能材料を製造する場合は次のような問題が生
じる。すなわち、成形体の特定の組成に対して焼結温度
を選定すると、これより最適焼結温度が高い組成の部分
では十分な緻密化が起こらず、最適焼結温度が低い組成
の部分では過焼結となり、傾斜機能材料として使用に耐
え得る材料が得られない。
【０００５】さらに、特開平４−２８９１０５号公報に
は、気孔率が表面に向かって次第に大きくした焼結体ス
ケルトンに低融点材料を溶浸し、溶浸後の材料を真空ま
たは不活性ガス雰囲気中で加熱しつつ、溶浸材料とスケ
ルトン素材とを反応させて、溶浸材料の組成比率を傾斜
分布させることが提案されている。しかしながら、この
方法においても、傾斜組成を得るための反応制御が困難
となる問題がある。
は、気孔率が表面に向かって次第に大きくした焼結体ス
ケルトンに低融点材料を溶浸し、溶浸後の材料を真空ま
たは不活性ガス雰囲気中で加熱しつつ、溶浸材料とスケ
ルトン素材とを反応させて、溶浸材料の組成比率を傾斜
分布させることが提案されている。しかしながら、この
方法においても、傾斜組成を得るための反応制御が困難
となる問題がある。
【０００６】このように、従来の方法は、何れも傾斜機
能材料の製造法として工業的な実現は困難である。
能材料の製造法として工業的な実現は困難である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明において解決す
べき課題は、安価に、確実に、しかも、傾斜濃度を正確
に制御できる傾斜機能材料の製造法を提供することにあ
る。
べき課題は、安価に、確実に、しかも、傾斜濃度を正確
に制御できる傾斜機能材料の製造法を提供することにあ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本願の第１の発明は、平
均粒子径が異なる２種類以上の高融点成分の粉末をスラ
リー化する工程、このスラリーを型に流し込みその沈降
速度の変化によって、上方から下方に向かって、粒子径
が小から大へ、気孔率が大から小に連続的に変化した高
融点成分の粉末を成形体を得る工程、このスケルトンに
低融点成分を溶浸し傾斜機能材料とする工程からなる。
均粒子径が異なる２種類以上の高融点成分の粉末をスラ
リー化する工程、このスラリーを型に流し込みその沈降
速度の変化によって、上方から下方に向かって、粒子径
が小から大へ、気孔率が大から小に連続的に変化した高
融点成分の粉末を成形体を得る工程、このスケルトンに
低融点成分を溶浸し傾斜機能材料とする工程からなる。
【０００９】また、本願の第２の発明は、平均粒子径が
異なる２種類以上の高融点成分の粉末をスラリー化する
工程、このスラリーを型に流し込みその沈降速度の変化
によって、上方から下方に向かって、粒子径が小から大
へ、気孔率が大から小に連続的に変化した高融点成分の
粉末を成形体を得る工程、この成形体を焼結して、一面
に向かって連続的に気孔率変化した構造のスケルトンを
得る工程、さらに、このスケルトンに低融点成分を溶浸
し傾斜機能材料とする工程からなる。
異なる２種類以上の高融点成分の粉末をスラリー化する
工程、このスラリーを型に流し込みその沈降速度の変化
によって、上方から下方に向かって、粒子径が小から大
へ、気孔率が大から小に連続的に変化した高融点成分の
粉末を成形体を得る工程、この成形体を焼結して、一面
に向かって連続的に気孔率変化した構造のスケルトンを
得る工程、さらに、このスケルトンに低融点成分を溶浸
し傾斜機能材料とする工程からなる。
【００１０】前記流し込みのために使用する成形型とし
ては、石こう型、樹脂型でもよく、また、型に吸水性が
なくても、自然乾燥させても良い。
ては、石こう型、樹脂型でもよく、また、型に吸水性が
なくても、自然乾燥させても良い。
【００１１】また、成形体の焼結条件は、低融点成分の
溶浸温度以上で粒子径の小さな部分が緻密化する温度以
下、時間はなるべく３０分以上２０時間以下で成形体の
片面に冷却材を押しあてることによって温度差を付与し
ても良い。
溶浸温度以上で粒子径の小さな部分が緻密化する温度以
下、時間はなるべく３０分以上２０時間以下で成形体の
片面に冷却材を押しあてることによって温度差を付与し
ても良い。
【００１２】焼結手段としては、等方加圧あるいは無加
圧では粒子径の小さな部分の収縮が大きく焼結体に反り
が発生し易く、成形体の粒子径の傾斜方向に一軸加圧し
ながらの焼結が望ましい。本発明に適用できる高融点成
分と低融点成分の組合せとしては、Ｃｕ−ＷやＣｕ−Ｍ
ｏなどの金属−金属系，Ｃｕ−ＷＣやＣｏ−ＷＣなどの
金属−炭化物系などを適用できる。また、例えばＣｕ−
ＷにおいてＣｕのかわりにＣｕ−Ｎｉを溶浸する、ある
いはＣｏ−ＷＣ系においてＷＣのかわりにＷＣ−ＴｉＣ
複合炭化物粉末を用いることにより、３成分以上の傾斜
機能材料も製造できる。
圧では粒子径の小さな部分の収縮が大きく焼結体に反り
が発生し易く、成形体の粒子径の傾斜方向に一軸加圧し
ながらの焼結が望ましい。本発明に適用できる高融点成
分と低融点成分の組合せとしては、Ｃｕ−ＷやＣｕ−Ｍ
ｏなどの金属−金属系，Ｃｕ−ＷＣやＣｏ−ＷＣなどの
金属−炭化物系などを適用できる。また、例えばＣｕ−
ＷにおいてＣｕのかわりにＣｕ−Ｎｉを溶浸する、ある
いはＣｏ−ＷＣ系においてＷＣのかわりにＷＣ−ＴｉＣ
複合炭化物粉末を用いることにより、３成分以上の傾斜
機能材料も製造できる。
【００１３】また、低融点成分の溶浸に際しては、溶浸
温度は低融点成分の融点以上であれば良いが、経済的に
は融点＋２００℃以下が望ましい。
温度は低融点成分の融点以上であれば良いが、経済的に
は融点＋２００℃以下が望ましい。
【００１４】
【作用】図１は、前記本願発明の各工程と、各工程とお
ける作用を説明する図である。スラリー中の粉末粒子の
沈降速度は粒子径の２乗に比例するため、粒子径の大き
な粉末は、粒子径の大きい粉末１は下部に、粒子径の小
さい粉末２は上部に沈降し、成形体３の上下方向に粒子
径の連続的な傾斜が生じる。成形体３における高融点成
分の体積分率は、図２に示すように上部から下部に向か
って増大した傾向を示している。この成形体３に直接低
融点成分４を溶浸すると、同成形体３には、図２に示す
ように、上部の低融点成分量が多く、下部の低融点成分
が少なく、その中間は連続的に組成が変化した傾斜機能
材料１０が得られる。
ける作用を説明する図である。スラリー中の粉末粒子の
沈降速度は粒子径の２乗に比例するため、粒子径の大き
な粉末は、粒子径の大きい粉末１は下部に、粒子径の小
さい粉末２は上部に沈降し、成形体３の上下方向に粒子
径の連続的な傾斜が生じる。成形体３における高融点成
分の体積分率は、図２に示すように上部から下部に向か
って増大した傾向を示している。この成形体３に直接低
融点成分４を溶浸すると、同成形体３には、図２に示す
ように、上部の低融点成分量が多く、下部の低融点成分
が少なく、その中間は連続的に組成が変化した傾斜機能
材料１０が得られる。
【００１５】また、図３は、図１に示す工程において、
成形体３を焼結して高融点成分のスケルトン５としたの
ち、低融点成分４を溶浸する工程を示す。このスケルト
ン５は、図４に示すように、高融点成分の体積分率は、
上方ほど大きく、下方ほど低下している。すなわち、粒
子径が小さい成形体上部は焼結性が高いため気孔率が低
下するか全く緻密となり、粒子径が大きい成形体下部は
焼結性が低いため気孔率が僅かに低下したスケルトン５
を得る。この焼結スケルトン５に低融点成分４を溶浸す
ると、焼結体スケルトン２の上部から下部にかけて、上
部は低融点成分が少ないか、あるいは全く低融点成分を
含まない下部は低融点成分を多く含む傾斜機能材料２０
が得られる。
成形体３を焼結して高融点成分のスケルトン５としたの
ち、低融点成分４を溶浸する工程を示す。このスケルト
ン５は、図４に示すように、高融点成分の体積分率は、
上方ほど大きく、下方ほど低下している。すなわち、粒
子径が小さい成形体上部は焼結性が高いため気孔率が低
下するか全く緻密となり、粒子径が大きい成形体下部は
焼結性が低いため気孔率が僅かに低下したスケルトン５
を得る。この焼結スケルトン５に低融点成分４を溶浸す
ると、焼結体スケルトン２の上部から下部にかけて、上
部は低融点成分が少ないか、あるいは全く低融点成分を
含まない下部は低融点成分を多く含む傾斜機能材料２０
が得られる。
【００１６】
実施例１ 表１に示す条件で粒度の異なる２種類のＷ粉末と分散剤
とをボールミルで１０時間混合しＷ粉末を分散した。そ
の後、結合剤を添加し、５分間混合してスラリーを得
た。このスラリーを石こう型に鋳込み、脱型後４０℃で
２０時間乾燥して成形体を得た。この成形体に水素中１
２００℃でＣｕを溶浸してＣｕとＷとの傾斜機能材料を
得た。この傾斜機能材料を光学顕微鏡による組織観察と
ＥＤＸによる組成分析を行った結果、以下のような特性
を有するものであった。
とをボールミルで１０時間混合しＷ粉末を分散した。そ
の後、結合剤を添加し、５分間混合してスラリーを得
た。このスラリーを石こう型に鋳込み、脱型後４０℃で
２０時間乾燥して成形体を得た。この成形体に水素中１
２００℃でＣｕを溶浸してＣｕとＷとの傾斜機能材料を
得た。この傾斜機能材料を光学顕微鏡による組織観察と
ＥＤＸによる組成分析を行った結果、以下のような特性
を有するものであった。
【００１７】成形体中のＷ粉末の粒子径は上部で０．５
μｍ、下部で６μｍとなり、中間部は連続的に変化して
いる。Ｗの体積分率は上部で２５％、下部で５０％であ
り、その中間は連続的に変化している。
μｍ、下部で６μｍとなり、中間部は連続的に変化して
いる。Ｗの体積分率は上部で２５％、下部で５０％であ
り、その中間は連続的に変化している。
【００１８】
【表１】 実施例２ 実施例１において得られた成形体を水素中１７５０℃で
２０時間焼結し、水素中１２００℃の条件でＣｕを溶浸
して、ＣｕとＷとの傾斜機能材料を得た。この傾斜機能
材料を光学顕微鏡による組織観察とＥＤＸによる組成分
析を行った結果、以下のような特性を有するものであっ
た。
２０時間焼結し、水素中１２００℃の条件でＣｕを溶浸
して、ＣｕとＷとの傾斜機能材料を得た。この傾斜機能
材料を光学顕微鏡による組織観察とＥＤＸによる組成分
析を行った結果、以下のような特性を有するものであっ
た。
【００１９】傾斜材の組織は上部でＷが緻密化し、気孔
が減少し、Ｃｕは存在しない。Ｗの体積分率は上部で１
００％であり、連続的に減少して下部で５０％である。
が減少し、Ｃｕは存在しない。Ｗの体積分率は上部で１
００％であり、連続的に減少して下部で５０％である。
【００２０】上記実施例においては、高融点成分として
Ｗを、低融点成分としてＣｕからなる傾斜機能材料を製
造する例について説明したが、それぞれ、高融点成分と
して、ＭｏやＷＣ、低融点成分としてＡｇやＣｏを使用
する場合も本発明によって適用できる。
Ｗを、低融点成分としてＣｕからなる傾斜機能材料を製
造する例について説明したが、それぞれ、高融点成分と
して、ＭｏやＷＣ、低融点成分としてＡｇやＣｏを使用
する場合も本発明によって適用できる。
【００２１】
【発明の効果】本発明によって以下の効果を奏する。
【００２２】（１）連続的な傾斜構造が粉末の積層装置
なしに簡単に得られる。
なしに簡単に得られる。
【００２３】（２）スラリー中の粉末の配合比を変える
ことで傾斜構造を変化することができ、使用条件より導
かれた最適傾斜構造が得られる。
ことで傾斜構造を変化することができ、使用条件より導
かれた最適傾斜構造が得られる。
【００２４】（３）スケルトン成形体を得る工程は通常
の鋳込み成形と同様であり、生産性が高い。
の鋳込み成形と同様であり、生産性が高い。
【００２５】（４）従来の傾斜機能材料より信頼性の高
いものが容易にしかも低価格で供給できる。
いものが容易にしかも低価格で供給できる。
【図１】第１の発明の概念を示す図である。
【図２】第２の発明の概念を示す図である。
【図３】成形体の高融点成分の体積分率を示す。
【図４】成形体を焼結したのちの高融点成分の体積分率
を示す。
を示す。
１ 成形体 １０，２０ 傾斜機能材料 ２ 成形体の焼結体
Claims (2)
- 【請求項１】 平均粒子径が異なる２種類以上の高融点
成分の粉末をスラリー化する工程、このスラリーを型に
流し込みその沈降速度の変化によって、上方から下方に
向かって、粒子径が小から大へ、気孔率が大から小に連
続的に変化した高融点成分の粉末を成形体を得る工程、
このスケルトンに低融点成分を溶浸し傾斜機能材料とす
る工程からなる傾斜機能材料の製造方法。 - 【請求項２】 平均粒子径が異なる２種類以上の高融点
成分の粉末をスラリー化する工程、このスラリーを型に
流し込みその沈降速度の変化によって、上方から下方に
向かって、粒子径が小から大へ、気孔率が大から小に連
続的に変化した高融点成分の粉末を成形体を得る工程、
この成形体を焼結して、一面に向かって連続的に気孔率
変化した構造のスケルトンを得る工程、さらに、このス
ケルトンに低融点成分を溶浸し傾斜機能材料とする工程
からなる傾斜機能材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6101419A JPH07310106A (ja) | 1994-05-16 | 1994-05-16 | 傾斜機能材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6101419A JPH07310106A (ja) | 1994-05-16 | 1994-05-16 | 傾斜機能材料の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07310106A true JPH07310106A (ja) | 1995-11-28 |
Family
ID=14300197
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6101419A Withdrawn JPH07310106A (ja) | 1994-05-16 | 1994-05-16 | 傾斜機能材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07310106A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004168610A (ja) * | 2002-11-21 | 2004-06-17 | Toyota Motor Corp | 三次元形状焼結体の製造方法及び三次元形状焼結体 |
| JP2006513320A (ja) * | 2003-01-08 | 2006-04-20 | インコ、リミテッド | 粉末冶金により製造または処理された部品およびその製造方法 |
| JP2014151337A (ja) * | 2013-02-07 | 2014-08-25 | Toyota Industries Corp | 抵抗溶接用電極 |
| JP2018039705A (ja) * | 2016-09-08 | 2018-03-15 | 三菱重工航空エンジン株式会社 | コーティング法及びコーティング膜並びにタービンシュラウド |
| CN108039209A (zh) * | 2017-11-28 | 2018-05-15 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 用于聚变反应堆的具有梯度适配层的偏滤器单块类型构件 |
| CN114477774A (zh) * | 2022-03-01 | 2022-05-13 | 山东国瓷功能材料股份有限公司 | 具有颜色渐变效果的二硅酸锂玻璃陶瓷及其制备方法 |
| CN114515829A (zh) * | 2021-12-28 | 2022-05-20 | 西安理工大学 | 层状梯度W-Cu复合材料的制备方法 |
| GB2605164A (en) * | 2021-03-24 | 2022-09-28 | Atomic Energy Authority Uk | Composite material for fusion reactor first-wall and method of making the same |
-
1994
- 1994-05-16 JP JP6101419A patent/JPH07310106A/ja not_active Withdrawn
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2018047523A1 (ja) * | 2016-09-08 | 2018-03-15 | 三菱重工航空エンジン株式会社 | コーティング法及びコーティング膜並びにタービンシュラウド |
| US11530168B2 (en) | 2016-09-08 | 2022-12-20 | Mitsubishi Heavy Industries Aero Engines, Ltd. | Coating method, coating layer, and turbine shroud |
| CN108039209B (zh) * | 2017-11-28 | 2020-08-25 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 用于聚变反应堆的具有梯度适配层的偏滤器单块类型构件 |
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| CN114477774A (zh) * | 2022-03-01 | 2022-05-13 | 山东国瓷功能材料股份有限公司 | 具有颜色渐变效果的二硅酸锂玻璃陶瓷及其制备方法 |
| CN114477774B (zh) * | 2022-03-01 | 2023-10-31 | 山东国瓷功能材料股份有限公司 | 具有颜色渐变效果的二硅酸锂玻璃陶瓷及其制备方法 |
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