JPH0639641B2 - 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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- JPH0639641B2 JPH0639641B2 JP63275067A JP27506788A JPH0639641B2 JP H0639641 B2 JPH0639641 B2 JP H0639641B2 JP 63275067 A JP63275067 A JP 63275067A JP 27506788 A JP27506788 A JP 27506788A JP H0639641 B2 JPH0639641 B2 JP H0639641B2
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- Japan
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- tungsten
- liquid phase
- residual stress
- sintered alloy
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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。
〔従来の技術〕 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
いなければならに。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，靭性を有す
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
いなければならに。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，靭性を有す
ることが必要である。
このような要求に応ずるべく高比重，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％および残部がニッケルと鉄の粉末からなる混
合粉末を１〜４ｔｏｎ／cm2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％および残部がニッケルと鉄の粉末からなる混
合粉末を１〜４ｔｏｎ／cm2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（Ｗ−Ｎｉ−Ｆｅ）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。
ば、タングステン−ニッケル（Ｗ−Ｎｉ−Ｆｅ）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、その徐冷却速度は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（Ｎｉ），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８５
％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目
的で添加される。その添加量は、合金量の３〜１５％と
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くなりすぎて、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、Ｎｉ：
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。
（Ｗ），ニッケル（Ｎｉ），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８５
％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目
的で添加される。その添加量は、合金量の３〜１５％と
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くなりすぎて、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、Ｎｉ：
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。
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〜
４ｔｏｎ／cm2の静水圧とする。１ｔｏｎ／cm2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４ｔｏｎ／cm2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。
４ｔｏｎ／cm2の静水圧とする。１ｔｏｎ／cm2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４ｔｏｎ／cm2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１４３０℃以上で行うことが必要であ
る。
する温度である１４３０℃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
わち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。
わち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、あるいはスエージング等の塑性加工等いずれ
も良く、又これらの組み合わせでも良い。
削，研削、あるいはスエージング等の塑性加工等いずれ
も良く、又これらの組み合わせでも良い。
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、液相焼結後にただちに真空
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。どれほど注意深く加工を施しても、残留応力を
生じ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。第２図はその測定
結果を示す。なお、表面残留応力はＸ線回析を用いて半
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る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。
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
生じ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。第２図はその測定
結果を示す。なお、表面残留応力はＸ線回析を用いて半
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る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。
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、延性を有効に向上させることができ
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、延性を有効に向上させることができ
た。
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１．５ｗｔ％の組成に配合し、Ｖ型混合機を用いて
混合した。得られた混合粉を２ｔｏｎ／cm2の静水圧下
に圧縮成形し、その成形体を水素中で１５３０℃で４０
分間液相焼結した。つづいて焼結体を１２００℃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１．５ｗｔ％の組成に配合し、Ｖ型混合機を用いて
混合した。得られた混合粉を２ｔｏｎ／cm2の静水圧下
に圧縮成形し、その成形体を水素中で１５３０℃で４０
分間液相焼結した。つづいて焼結体を１２００℃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。
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。
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、及び機械加工に加熱・急冷したものよ
り高い伸びを示すことがわかる。
さなかったもの、及び機械加工に加熱・急冷したものよ
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。
〔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。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中井 将雄 神奈川県川崎市川崎区小島町４番２号 日 本冶金工業株式会社技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭52−37503（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項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〜
１４００℃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。 - 【請求項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 JPH02122026A (ja) | 1990-05-09 |
| JPH0639641B2 true 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) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013084748A1 (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 |
| CN118166229B (zh) * | 2024-04-18 | 2024-11-08 | 哈尔滨工业大学（威海） | 一种高密度钨合金材料及其制备方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3979234A (en) * | 1975-09-18 | 1976-09-07 | The United States Of America As Represented By The United States Energy Research And Development Administration | Process for fabricating articles of tungsten-nickel-iron alloy |
-
1988
- 1988-10-31 JP JP63275067A patent/JPH0639641B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02122026A (ja) | 1990-05-09 |
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