化学反応と急速凝固による極微細組織を持つサ-メット

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合金中に微細な炭化物を分散させることによってその機械的性質を著しく向上させることができるが,従来の方法では炭化物粉末を原料の一つとして用いるために,その粒径を1μm以下にするには問題があった。本研究では,化学反応とそれに続いての急速凝固によって微細な炭化物粒子を含む複合材料を作製した。1.チタン粉末と黒鉛粉末を混合,圧粉,焼結,粉砕して,この両粉末粒子から成る複合粉末を作り、これを減圧ブラズマ溶射した。複合粉末はプラズマフレ-ム中で溶触,反応した後,基材上で急速凝固して炭化チタン粒子を多量に含む複合材料皮膜を形成する。皮膜を構成する扁平粒子内には,粉末の飛行中に晶出した粒径1〜2μmの炭化チタン粒子と,粉末が基材に衝突して急速凝固するときに晶出した粒径0.1〜0.2μmの炭化チタン粒子が含まれる。2.鉄基合金中に炭化チタン粒子を分散させた複合材料を作製するために,3.1wt%の炭素を含む鉄ー炭素ーケイ素合金粉末とチタン粉末から成る複合粉末を上記と同様の方法で作り,減圧ブラズマ溶射した。鉄基合金中の炭素量が少ないために,溶射したままの皮膜中では炭化チタンは検出されないが,皮膜を1073Kで3600秒熱処理することによって炭化チタンが生成する。この炭化チタンには,急速凝固で鉄合金中に過飽和に固溶したチタンと炭素との間の反応によるもののほかに、鉄リッチな扁平粒子とチタンリッチな扁平粒子の間の反応拡散によるものも含まれている。優れた複合材料を作るためには,組成が均一で反応性の高い溶射用複合粉末を作ると共に,この粉末が完全な溶融状態で基材に衝突するように溶射パラメ-タを設定することが重要である。