傾斜組成インサ-ト材による超硬合金と鉄鋼材料の拡散接合に関する研究

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本研究は、WCーCo系超硬合金と鉄鋼材料との拡散接合に際して生じる熱応力を緩和し、接合強度を高めることを目的として、組成を傾斜させたNiーCo系インサ-ト材の適用を検討するものである。本年度においては、その第一歩として基礎的比較デ-タを得るために、純Ni箔をインサ-ト材として用いた拡散接合実験を行った。接合雰囲気は10^<ー4>Torr台の真空とし、通常1.5kgf/mm_2の圧力をかけ、1075℃にて30min保持した。接合強度はNi箔の厚さの増加とともに増大したが、200μm以上の厚さではほぼ一定の値となった。これは、Ni箔が塑性変形しやすいため超硬合金表面に発生する熱応力を緩和するが、200μm以上の厚さになるとNi自体の強度が接合強度を支配するためと考えられる。接合後の試験片をそのまま引張試験を行った場合、200μm以上のNi箔を用いても28kgf/mm^2前後の接合強度しか得られなかった。しかし試験片の表面を切削加工後の接合強度は100μm以上のNi箔を用いると40〜42kgf/mm^2に達した。このような試験片の表面切削の有無による接合強度の変化は、切欠き効果に起因するものであり、表面部にわずかに残留する未接合部が表面切削により除去されるためと考えられる。本拡散接合系においては、炭素の拡散により脆弱な金属間化合物(η相;Co_3W_3C)が生成するとされている。しかし接合破断面のX線回折によっては、この相は検出されず、したがってNi箔によって炭素の拡散が防止されたと推定した。今年度はNiーCo合金箔の作製に手間取り、研究の進行に遅れをきたしたが、上記のように有益な基礎的知見が得られたので、次年度においてはこれらの知見を参考として当初の研究目的を達成する予定である。