無加圧焼結法によるNiAl金属間化合物完全緻密体の作製と特性評価

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次世代の超耐熱材料の候補として、セラミックス、複合材料および金属間化合物が研究開発されつつあるが、金属間化合物のうちNi_3AlおよびNiAlの粉末冶金法によるバルク材の作製については、一般にNi_3Al粉末を缶に充填した後、脱脂処理し、熱間静水圧焼結(HIP)または鍛造などの加圧焼結法が用いられている。しかし、これらの加圧焼結法ではニアネットシェイプの部品は作り難い。そこで、ニアネットシェイプの部品を作ることが出来る粉末成形+無加圧焼結法によって完全緻密なバルク材を得ることが望ましいが、申請者は、申請者が提唱している「平衡ガス圧説」に基づくとそれが可能であると考え、試料作製条件を種々検討した結果、すでにNi_3Alについては実際に可能であることを昨年度に示している。本年度は、NiAlについても同様に、無加圧焼結によって完全緻密なバルク材を得ることが可能であるかどうかを種々検討した。原料粉としては、NiAl粉、Ni_3Al粉およびNi粉を用い、種々組成の異なる混合粉を調製し、ボールミル粉砕した。そして、金型成形後、種々の温度、時間の下で無加圧真空焼結した。得られた焼結体について諸性質を測定し、以下の諸結果を得た。(1)NiAl(Niat%=46〜59)の焼結緻密化は、焼結条件が1773K×3.6ksの下では混合粉の粒度と組成に強く依存し、例えば粒度が14μmではいずれの組成でも完全緻密化しなかったが、3μmとなると58at%Niのものは完全緻密化した。さらに粒度が1〜2μmとなると、50〜59at%Niのものは完全緻密化した。これらは、NiAlの拡散速度の組成依存性から説明できた。(2)完全緻密焼結体の硬さは50at%Niにおいて最小となり、かつ加圧焼結体の値(文献値)とほぼ同等の値であった。