金属微粉焼結体の不完全緻密化現象に対する平衡ガス圧説の直接検証

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形状が3次元的に複雑な部品を成形し得る技術として最近注目されている粉末射出成形法に用いられる金属微粉については、焼結による緻密化が一般に不完全になる。この現象については、従来の諸説では説明出来なかったが、著者らが新たに提唱した「平衡ガス圧説」すなわち「焼結緻密化が不完全となるのは、焼結中の残留酸化物の還元反応によって生じるH_2OやCOガスの孤立空隙内での平衡圧が、孤立空隙の表面応力(弧立空隙の収縮の駆動力)よりも大きい場合である」とする説で説明し得ることを示してきた。しかし、孤立空隙内に残留していると考えられるガスを直接検出していなかった。そこで、本研究では、(1)最近開発された「質量分析計を具備した超高真空材料試験装置」を用い、Cu、Ni、Fe不完全緻密焼結体と、これらにそれぞれFe、A1およびTiを少量添加して完全緻密化させた焼結体について、破断時に放出されるガスを分析し、併せて、(2)Ni不完全緻密焼結体中へ、COガスを低減させる効果の有るA1と効果の無いWを拡散浸入させた場合の弧立空隙状態の変化を調べ、以下の諸結果を得た。 (1)Cu系焼結体については、予想通り、不完全緻密焼結体からは破断時にH_2Oガスが検出され、完全緻密焼結体からは検出されなかった。したがって、この場合は「平衡ガス圧説」を直接的に検証出来た。(2)NiおよびFe系焼結体については、不完全緻密焼結体および完全緻密焼結体のいずれについても、COガスに相当する(質量数)/(電荷)値を持つピークが生じたが、C_2H_4も同じ値を持つため、結果的にCOガスを明瞭に検出出来なかった。しかし、他元素の拡散浸入実験の結果は予想通りのものとなり、「平衡ガス圧説」を支持するものであった。