塑性変形能を有する従来にない硬質材料の創製とそのメカニズムの解明

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昨年度はTiCを硬質粒子に用いたTiC-25wt%(Fe(100-x), Nix)サーメットを作製し、その強度と延性を評価した。その結果、結合相であるFeNi合金がfcc構造からbcc構造へ応力誘起相変態を生じることで、強度、延性が共に向上することを明らかにした。そこで、今年度はサーメットとしてより高強度が期待できるTi(C, N)粒子を用いて、その機械的特性を評価した。具体的にはTi(C100-x), Nx)-25wt%(Fe(100-y), Niy)), x = 0~20, y = 50, 60となるように市販のTiC, TiN, FeおよびNi粉末をエタノール中で湿式混合した。これらを大気中で乾燥後、プレス成形し、真空焼結する事で試料を作製した。これら試料の破壊までの応力-歪曲線を4点曲げ試験により取得した。その際の歪みは、試料下面に添付した歪みゲージにより測定した。作製した試料の破壊強度と破壊歪みは、硬質粒子の窒素量が増えることで、共に低下することがわかった。特に延性低下は窒素無添加の場合に比べて著しく、半分程度にまで低下した。またy = 50とした方が60としたサーメットに比べて、強度、延性ともに優れることがわかった。これら試料のXRD結果およびSEM観察より、作製した試料はいずれもTi(C, N)相とFeNi合金相から形成されており、脆化相などは確認できず、TiC粒子を用いた場合と比べても両者に顕著な違いは見られなかった。これらを受けて今後は、変形中のFeNiの相変態挙動や、Ti(C, N)とFeNi合金界面強度などを調査する必要がある。