反応制御硼化物基脱タングステン高強度硬質耐摩耗材料の創製

23年度は、既存設備と反応焼結法や硼化物等の硬質材料に関するKnow-Howを生かし、Mo2NiB2系サーメットをベースに、硼化物相のB量の増加による硬度の上昇、Cr添加による強度の向上を目指し、その結果、硬度90HRA、抗折力約2GPaが得られたが、さらなる硬度、航折力の向上が必要である.さらにMo2NiB2三元硼化物に関しては、Cr添加量を変化させた三元硼化物単体の焼結体を作成し、硬度やヤンゲ率等の機械的、物理的特性および焼結性の調査を行った。その結果、10および15mass%のCrを含有するMo2NiB2三元硼化物単体の硬度は2000Hv以上、ヤング率は400GGPa以上の値が得られ、これらの値は代表的な硬質材料であるWCやTiCと同等の値であり、硬質材料として十分な特性を有することを確認した。TiB2系サーメットの開発においては、熱分析や組織調査によりCr,MoおよびW添加による特性改善を目指した。組織的には良好な組織が、硬度も92HRAと高い値が得られたが、気孔等が残留し抗折力の向上はわずかであった。さらにTiB2-TiC系サーメットの開発においても,Ni結合相のCoによる置換を試みた。Co置換によりある程度形成液相の濡れ性改善効果が認められ高硬度は得られたが、TiB2系サーメット同様気孔等が残留し強度の向上はわずかであった。さらに硼化物系多元状態図や文献調査により、他の硼化物や添加元素の複合化方法および複硼化物相の結晶構造を検討し、WC以上の硬度を有するTiB2を中心とする高硬度多元系硼化物椙の形成の可能性を模索した。

23年度は、既存設備と反応焼結法や硼化物等の硬質材料に関するKnow-Howを生かし、Mo2NiB2系サーメットをベースに、硼化物相のB量の増加による硬度の上昇、Cr添加による強度の向上を目指し、その結果、硬度90HRA、抗折力約2GPaが得られたが、さらなる硬度、航折力の向上が必要である.さらにMo2NiB2三元硼化物に関しては、Cr添加量を変化させた三元硼化物単体の焼結体を作成し、硬度やヤンゲ率等の機械的、物理的特性および焼結性の調査を行った。その結果、10および15mass%のCrを含有するMo2NiB2三元硼化物単体の硬度は2000Hv以上、ヤング率は400GGPa以上の値が得られ、これらの値は代表的な硬質材料であるWCやTiCと同等の値であり、硬質材料として十分な特性を有することを確認した。TiB2系サーメットの開発においては、熱分析や組織調査によりCr,MoおよびW添加による特性改善を目指した。組織的には良好な組織が、硬度も92HRAと高い値が得られたが、気孔等が残留し抗折力の向上はわずかであった。さらにTiB2-TiC系サーメットの開発においても,Ni結合相のCoによる置換を試みた。Co置換によりある程度形成液相の濡れ性改善効果が認められ高硬度は得られたが、TiB2系サーメット同様気孔等が残留し強度の向上はわずかであった。さらに硼化物系多元状態図や文献調査により、他の硼化物や添加元素の複合化方法および複硼化物相の結晶構造を検討し、WC以上の硬度を有するTiB2を中心とする高硬度多元系硼化物椙の形成の可能性を模索した。