無加圧焼結法によるNi-A1系金属間化合物完全緻密体の作製

Ni_3Al金属間化合物の作製法の一つとして、加圧焼結法が検討されているが無加圧焼結法により完全緻密体が得られるならば、複雑形状部品の製作が可能となり製作工程も大幅に簡略化できる。一方、著者らはこれまでCu系とFe系の細粉について無加圧固相焼結の完全緻密化に関する研究を行って来ているので、これらの知見の下に、本研究ではNi_3AlならびにNi基超合金の基本組成系であるNi-Al系について無加圧焼結による緻密化特性を調べ、Ni_3AlおよびNi+Ni_3Al合金の完全緻密体を得る条件を検討し、併せてその機械的性質を調べた。結果は以下の通りである。乳鉢混合により得られた種々の組成のNiAl+Ni混合粉(NiA1;14μm、Ni;5μm)の成形体を、真空焼結{焼結温度(T_s);1523〜1673K、焼結時間(t_s);3.6k_s}した結果、焼結体の相対密度(D_s)は、いずれの組成、T_sにおいても98%以下となり、この条件下では完全には緻密しなかった。しかし、82at%Ni以上の高Ni組成においては、T_s高くしてもD_sは停滞傾向にあるに対し、70〜78at%Niの高A1組成では停滞する傾向はなかった、前者の結果は、著者らが提唱している「還元生成ガスの平衡圧説」により説明できたが、後者の結果は、この説では説明できず、混合粉中のNiAl粗粉の割合が多いことに起因すると思われた。そこで、ボールミルによってNiAlを微粉砕した混合粉を用い、t_sを14.4k_sと長くした結果、70〜78at%NiにおいてDsは100%となり、目的とする完全緻密なNi_3AlとNi+Ni_3Al焼結体が得られた。これらの曲げ強さと硬さはそれぞれ1.3GPaと330Hv、2.9GPaと310Hvとなり、溶製材またはHIP焼結体と同等の値であった。

Ni_3Al金属間化合物の作製法の一つとして、加圧焼結法が検討されているが無加圧焼結法により完全緻密体が得られるならば、複雑形状部品の製作が可能となり製作工程も大幅に簡略化できる。一方、著者らはこれまでCu系とFe系の細粉について無加圧固相焼結の完全緻密化に関する研究を行って来ているので、これらの知見の下に、本研究ではNi_3AlならびにNi基超合金の基本組成系であるNi-Al系について無加圧焼結による緻密化特性を調べ、Ni_3AlおよびNi+Ni_3Al合金の完全緻密体を得る条件を検討し、併せてその機械的性質を調べた。結果は以下の通りである。乳鉢混合により得られた種々の組成のNiAl+Ni混合粉(NiA1;14μm、Ni;5μm)の成形体を、真空焼結{焼結温度(T_s);1523〜1673K、焼結時間(t_s);3.6k_s}した結果、焼結体の相対密度(D_s)は、いずれの組成、T_sにおいても98%以下となり、この条件下では完全には緻密しなかった。しかし、82at%Ni以上の高Ni組成においては、T_s高くしてもD_sは停滞傾向にあるに対し、70〜78at%Niの高A1組成では停滞する傾向はなかった、前者の結果は、著者らが提唱している「還元生成ガスの平衡圧説」により説明できたが、後者の結果は、この説では説明できず、混合粉中のNiAl粗粉の割合が多いことに起因すると思われた。そこで、ボールミルによってNiAlを微粉砕した混合粉を用い、t_sを14.4k_sと長くした結果、70〜78at%NiにおいてDsは100%となり、目的とする完全緻密なNi_3AlとNi+Ni_3Al焼結体が得られた。これらの曲げ強さと硬さはそれぞれ1.3GPaと330Hv、2.9GPaと310Hvとなり、溶製材またはHIP焼結体と同等の値であった。