JPH0436410A - 複合焼結タングステン合金 - Google Patents
複合焼結タングステン合金Info
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- JPH0436410A JPH0436410A JP14286690A JP14286690A JPH0436410A JP H0436410 A JPH0436410 A JP H0436410A JP 14286690 A JP14286690 A JP 14286690A JP 14286690 A JP14286690 A JP 14286690A JP H0436410 A JPH0436410 A JP H0436410A
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- Japan
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- sintered tungsten
- tungsten alloy
- outer periphery
- ductility
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、外周部が心部より高延性を有する複合構造を
有して衝撃的な負荷のかかる徹甲用弾心材やタイルなど
の用途に好適な複合焼結タングステン合金に関する。
有して衝撃的な負荷のかかる徹甲用弾心材やタイルなど
の用途に好適な複合焼結タングステン合金に関する。
従来、高比重で且つ高延性が要求される弾心材やクイル
などの用途には、W−Ni−Fe系の焼結タングステン
合金が用いられてきたが、同合金における高比重と高延
性とは相反する関係にあり、高比重にすると剛性が向上
する一方で、延性が低下する。このような相反する性能
を満たすものとして、特開昭62wt96306号公報
に複合構造の焼結タングステン合金が開示されている。
などの用途には、W−Ni−Fe系の焼結タングステン
合金が用いられてきたが、同合金における高比重と高延
性とは相反する関係にあり、高比重にすると剛性が向上
する一方で、延性が低下する。このような相反する性能
を満たすものとして、特開昭62wt96306号公報
に複合構造の焼結タングステン合金が開示されている。
このものは、Wを主成分とし残部がNiとFeとからな
る焼結タングステン合金において、外周部のW含有量を
心部のW含有量より高めることにより、心部が外周部よ
り高延性を有するものとした複層構造を備えている。
る焼結タングステン合金において、外周部のW含有量を
心部のW含有量より高めることにより、心部が外周部よ
り高延性を有するものとした複層構造を備えている。
また、この心部より外周部のW含有量の方が多い複層構
造を備えた焼結タングステン合金に、加工率5〜20%
でスェージング加工を施して外周部の硬さを向上させる
ことも示されている。
造を備えた焼結タングステン合金に、加工率5〜20%
でスェージング加工を施して外周部の硬さを向上させる
ことも示されている。
〔発明が解決しようとする課題]
しかし、弾心材やタイルでは、実使用時の衝撃的な負荷
による破壊が心部ではなく外周部の表面から生じる。し
たがって、心部より外周部の方の延性を高くした方が実
際的であり、より効果的である。ところが上記従来例の
複合焼結タングステン合金にあっては、「心部が外周部
より高延性を有する」ため、複合構造とした効果が殆ど
発揮されないという問題点があった。
による破壊が心部ではなく外周部の表面から生じる。し
たがって、心部より外周部の方の延性を高くした方が実
際的であり、より効果的である。ところが上記従来例の
複合焼結タングステン合金にあっては、「心部が外周部
より高延性を有する」ため、複合構造とした効果が殆ど
発揮されないという問題点があった。
また、スェージング加工による加工硬化を利用して硬度
の向上を図っているが、その加工率が20%を越えるス
ェージング加工を施すと割れが発生し易くなり、弾心材
やタイルに負荷される衝撃的な負荷に耐え得る程の高硬
度を獲得することは難しいという問題点があった。
の向上を図っているが、その加工率が20%を越えるス
ェージング加工を施すと割れが発生し易くなり、弾心材
やタイルに負荷される衝撃的な負荷に耐え得る程の高硬
度を獲得することは難しいという問題点があった。
そこで本発明の目的とするところは、弾心材やタイルの
衝撃的な負荷による破壊の実状況に即し、外周部が心部
より高延性を有する複合焼結タングステン合金を提供す
ることにより、上記従来の問題点を解決することにある
。
衝撃的な負荷による破壊の実状況に即し、外周部が心部
より高延性を有する複合焼結タングステン合金を提供す
ることにより、上記従来の問題点を解決することにある
。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、Wを主成分とし残部がNiとFeとからなる
焼結タングステン合金であって、心部のW含有量を93
〜98−t%とし、外周部のW含有量を80〜92wt
%とした外周部が心部より高延性を有する複合焼結タン
グステン合金である。
焼結タングステン合金であって、心部のW含有量を93
〜98−t%とし、外周部のW含有量を80〜92wt
%とした外周部が心部より高延性を有する複合焼結タン
グステン合金である。
また、上記複合焼結タングステン合金に加工率25〜7
0%のスェージング加工を施して、Hv500以上の硬
度を有するものとすることができる。
0%のスェージング加工を施して、Hv500以上の硬
度を有するものとすることができる。
本発明者らは高延性と高比重とを兼備した焼結タングス
テン合金について研究を重ねた結果、焼結タングステン
合金全体の高延性化と高比重化に関して外周部の延性が
支配因子であることを見出した。本発明はこの知見に基
づいてなされたもので、外周部のW含有量は心部より少
ない複層構造としたため、外周部が高延性で、心部は高
比重。
テン合金について研究を重ねた結果、焼結タングステン
合金全体の高延性化と高比重化に関して外周部の延性が
支配因子であることを見出した。本発明はこの知見に基
づいてなされたもので、外周部のW含有量は心部より少
ない複層構造としたため、外周部が高延性で、心部は高
比重。
高剛性となり、衝撃的な負荷による破壊が外周部の表面
から生じる弾心材やタイル等の用途に最適なものとなっ
た。
から生じる弾心材やタイル等の用途に最適なものとなっ
た。
また、外周部を高延性としたため割れを生じることなく
高加工率のスェージング加工を施すことが可能となり、
加工硬化させて衝撃的な負荷に耐え得る程の高硬度を有
する合金を得ることができる。
高加工率のスェージング加工を施すことが可能となり、
加工硬化させて衝撃的な負荷に耐え得る程の高硬度を有
する合金を得ることができる。
以下、更に詳細に説明する。
本発明のタングステン焼結合金の主成分はWでで、残部
がNiとFeである。W含有量は、成形体の心部と外周
部とで異なっており、合金全量に対して心部では93〜
98−t%であるのに対し、外周部は80〜92−t%
とより少なくしている。
がNiとFeである。W含有量は、成形体の心部と外周
部とで異なっており、合金全量に対して心部では93〜
98−t%であるのに対し、外周部は80〜92−t%
とより少なくしている。
これにより、より高比重の心部を、より高延性の外周部
が取り巻く複合構造としている。W含有量が心部で93
−t%未満、外周部で80evt%未満の場合には所定
の高比重を満足する合金を得ることができない。一方、
W含有量が心部で98−t%を越え、外周部で92wt
%を越える場合には所定の高延性を満足する合金を得る
ことができない。
が取り巻く複合構造としている。W含有量が心部で93
−t%未満、外周部で80evt%未満の場合には所定
の高比重を満足する合金を得ることができない。一方、
W含有量が心部で98−t%を越え、外周部で92wt
%を越える場合には所定の高延性を満足する合金を得る
ことができない。
NiとFeは、タングステン焼結合金を製造する際の液
相焼結工程において液相を発生して高密度化を促進し、
かつ合金の延性を高める結合材として添加される。その
添加量は、合金全量に対して心部では2〜7wt%、外
周部で8〜20wt%である。2wt%未満では十分な
液相が発生せず、完全に緻密化した合金組織を得ること
ができない。
相焼結工程において液相を発生して高密度化を促進し、
かつ合金の延性を高める結合材として添加される。その
添加量は、合金全量に対して心部では2〜7wt%、外
周部で8〜20wt%である。2wt%未満では十分な
液相が発生せず、完全に緻密化した合金組織を得ること
ができない。
心部で7tmt%を越えるとW量が少なくなり過ぎて所
定の比重を得ることができない。外周部では8wt%未
満では所定の延性が得られず、20wt%を越えると、
所定の比重が得られなくなる。又、NiとFeの重量比
率は、液相生成温度を下げて効果的な液相焼結を実施す
るために、Ni:Fe=0.5〜4の範囲内にすること
が好ましい。
定の比重を得ることができない。外周部では8wt%未
満では所定の延性が得られず、20wt%を越えると、
所定の比重が得られなくなる。又、NiとFeの重量比
率は、液相生成温度を下げて効果的な液相焼結を実施す
るために、Ni:Fe=0.5〜4の範囲内にすること
が好ましい。
本発明の複合焼結タングステン合金の製造は、原料粉末
の混合、成形、焼結、熱処理等の工程を経て行う。混合
工程で、W粉末80〜92wtに。
の混合、成形、焼結、熱処理等の工程を経て行う。混合
工程で、W粉末80〜92wtに。
残部がNiとFeの各粉末(Ni;Fe=0.5〜4重
量比)からなる心部配合原料と、W粉末93〜98−t
%、残部がNiとFeの各粉末(同上重量比)からなる
外周部配合原料とを、それぞれ別にミキサーで均一に混
合する。
量比)からなる心部配合原料と、W粉末93〜98−t
%、残部がNiとFeの各粉末(同上重量比)からなる
外周部配合原料とを、それぞれ別にミキサーで均一に混
合する。
次に成形工程では、上記の混合した心部配合原料を所定
の成形型の心部に、外周部配合原料をその周囲に、両者
が混ざり合わないようにして二層に充填した後、静水圧
圧縮成形する。静水圧の大きさは1〜4ton/cjと
する。1ton/cII未満の圧力では液相焼結を行っ
ても2〜3%の気孔が残留し、成形体の密度が小さすぎ
て完全には緻密化できずに延性が低下する。一方、4t
on/d越える成形では、逆に密度あが高(なりすぎて
成形体中にクローズドボアが生じ、結局完全な緻密化が
できない。加圧に際して通常の一軸圧縮ではなく静水圧
を用いるのは、四方から万遍なく加圧することにより、
合金の均質性を高め、ひいては延性を高めるためである
。
の成形型の心部に、外周部配合原料をその周囲に、両者
が混ざり合わないようにして二層に充填した後、静水圧
圧縮成形する。静水圧の大きさは1〜4ton/cjと
する。1ton/cII未満の圧力では液相焼結を行っ
ても2〜3%の気孔が残留し、成形体の密度が小さすぎ
て完全には緻密化できずに延性が低下する。一方、4t
on/d越える成形では、逆に密度あが高(なりすぎて
成形体中にクローズドボアが生じ、結局完全な緻密化が
できない。加圧に際して通常の一軸圧縮ではなく静水圧
を用いるのは、四方から万遍なく加圧することにより、
合金の均質性を高め、ひいては延性を高めるためである
。
上記の成形工程における心細配合原料と外周部配合原料
との比率で、本複合焼結タングステン合金の外周部と心
部との比率が定まる。この比率は、W含有量がより少な
い外周部が増えるにつれて延性が高くなり、反対にW含
有量のより多い心部が増えるにつれて比重が高くなるが
、粉末充填上の制約のため、例えば棒状成形体であれば
径に対して外周部二心部=8:2〜2:8を限度とし、
好ましくは外周部二心部=6:4〜4:6の範囲である
。
との比率で、本複合焼結タングステン合金の外周部と心
部との比率が定まる。この比率は、W含有量がより少な
い外周部が増えるにつれて延性が高くなり、反対にW含
有量のより多い心部が増えるにつれて比重が高くなるが
、粉末充填上の制約のため、例えば棒状成形体であれば
径に対して外周部二心部=8:2〜2:8を限度とし、
好ましくは外周部二心部=6:4〜4:6の範囲である
。
焼結工程では、H2気流中でNi、Fe成分が液相を生
成する1430°C以上の温度に加熱して液相焼結する
。液相焼結時間は、完全に緻密化が進行するに必要な2
0分間以上を要し、また焼結中に粗大ポロシティを生じ
させないためには60分間以下が望ましい。液相焼結の
終了後の熱処理工程は、上記焼結体に望ましい延性を付
与するために行うもので、真空中で700〜1400°
Cの温度で2〜10時間加熱保持し、その後急冷する。
成する1430°C以上の温度に加熱して液相焼結する
。液相焼結時間は、完全に緻密化が進行するに必要な2
0分間以上を要し、また焼結中に粗大ポロシティを生じ
させないためには60分間以下が望ましい。液相焼結の
終了後の熱処理工程は、上記焼結体に望ましい延性を付
与するために行うもので、真空中で700〜1400°
Cの温度で2〜10時間加熱保持し、その後急冷する。
これにより焼結工程で焼結体中に固溶した過剰の水素が
低減されると共に、W粒界への析出物の生成が防止され
て延性の向上が図れる。
低減されると共に、W粒界への析出物の生成が防止され
て延性の向上が図れる。
複合焼結タングステン合金を例えば徹甲弾に使用する場
合などは、貫徹力を向上させるべく外周部の硬さを向上
させるのに、熱処理後にスェージング加工を施すと良い
。その場合、スェージング加工率は25〜70%とし、
これにより成形体の合金硬度をHv500以上にする。
合などは、貫徹力を向上させるべく外周部の硬さを向上
させるのに、熱処理後にスェージング加工を施すと良い
。その場合、スェージング加工率は25〜70%とし、
これにより成形体の合金硬度をHv500以上にする。
加工率が25%未満では外周部の硬度をHv500以上
にすることができず、貫徹力の向上が果たせない。一方
、70%を越えると心部まで加工硬化して合金の延性が
低下する。
にすることができず、貫徹力の向上が果たせない。一方
、70%を越えると心部まで加工硬化して合金の延性が
低下する。
以下、本発明の詳細な説明する。
W、Ni、Feの各原料粉末を心細配合原料と外周部配
合原料とそれぞれ別々に■型ミキサーで均一に混合して
、種々の配合の配合原料を調整した。次に冷間静水圧プ
レスを用い、2ton/cfflの圧力で外径18m、
長さ150閣の成形体を成形した。この成形に際して、
成形型の外周部には均一に混合した外周部配合原料を、
成形型の心部には均一に混合した心細配合原料を互いに
混ざり合うことなく二層に充填して加圧成形した。心部
と外周部とのW量の重量比率および直径の割合は表1に
示すように構成した。
合原料とそれぞれ別々に■型ミキサーで均一に混合して
、種々の配合の配合原料を調整した。次に冷間静水圧プ
レスを用い、2ton/cfflの圧力で外径18m、
長さ150閣の成形体を成形した。この成形に際して、
成形型の外周部には均一に混合した外周部配合原料を、
成形型の心部には均一に混合した心細配合原料を互いに
混ざり合うことなく二層に充填して加圧成形した。心部
と外周部とのW量の重量比率および直径の割合は表1に
示すように構成した。
こうして得た成形体を、ブツシャ一連続焼結炉を用いて
H2気流中で焼結温度1500″C2焼結時間60分間
で液相焼結し、冷却した。次いで、真空度10−’To
r rO下で1200°C,2時間の真空熱処理を行
ない、その後Arガスにより20℃/mjnの冷却速度
で冷却し複数個の被試験体を得た。更に、スェージング
加工の効果を確認するため、複数の被試験体に異なる加
工率でスェージング加工を施した。
H2気流中で焼結温度1500″C2焼結時間60分間
で液相焼結し、冷却した。次いで、真空度10−’To
r rO下で1200°C,2時間の真空熱処理を行
ない、その後Arガスにより20℃/mjnの冷却速度
で冷却し複数個の被試験体を得た。更に、スェージング
加工の効果を確認するため、複数の被試験体に異なる加
工率でスェージング加工を施した。
表1に被試験体の組成(心部と外周部とのW成分の重量
比率)とスェージング加工の加工率を示す。No、 1
〜10は本発明の実施例であり、これに対してNo、1
1〜16は比較例である。
比率)とスェージング加工の加工率を示す。No、 1
〜10は本発明の実施例であり、これに対してNo、1
1〜16は比較例である。
このように形成した複数種の被試験体のそれぞれにつき
、加工後の状態、比重、抗折力、及び心部と外周部との
硬度(Hv3゜)を測定し、試験結果を表1に併記した
。なお、抗折力は被試験体を支点闇路H100III1
11で水平に支持し、その中間に反対側からアムスラー
万能試験機を用いて荷重を負荷する3点曲げ試験を行っ
て求めた値である。
、加工後の状態、比重、抗折力、及び心部と外周部との
硬度(Hv3゜)を測定し、試験結果を表1に併記した
。なお、抗折力は被試験体を支点闇路H100III1
11で水平に支持し、その中間に反対側からアムスラー
万能試験機を用いて荷重を負荷する3点曲げ試験を行っ
て求めた値である。
表1より、本発明の実施例である階1〜10の複合焼結
タングステン合金は、比較例のものに比べて抗折力が格
段に大きく衝撃的な荷重に対する優れた抵抗力を有して
いることが明らかである。
タングステン合金は、比較例のものに比べて抗折力が格
段に大きく衝撃的な荷重に対する優れた抵抗力を有して
いることが明らかである。
更に、高加工率のスェージング加工を施した場合は、顕
著な抗折力とHv500以上の硬度が得られ弾心材に好
適である。
著な抗折力とHv500以上の硬度が得られ弾心材に好
適である。
以上説明したように、本発明によれば、複合焼結タング
ステン合金の外周部のW含有量を心細のW含有量より高
めることにより、心細が外周部より高延性を有するもの
とし、また必要に応じて25〜70%のスェージング加
工を施し硬度をHv500以上にした。
ステン合金の外周部のW含有量を心細のW含有量より高
めることにより、心細が外周部より高延性を有するもの
とし、また必要に応じて25〜70%のスェージング加
工を施し硬度をHv500以上にした。
Claims (2)
- (1)Wを主成分とし残部がNiとFeとからなる焼結
タングステン合金であって、心部のW含有量を93〜9
8wt%とし、外周部のW含有量を80〜92wt%と
した外周部が心部より高延性を有することを特徴とする
複合焼結タングステン合金。 - (2)請求項(1)記載の複合焼結タングステン合金に
加工率25〜70%のスエージング加工を施してなるH
v500以上の硬度を有することを特徴とする複合焼結
タングステン合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14286690A JPH0436410A (ja) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | 複合焼結タングステン合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14286690A JPH0436410A (ja) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | 複合焼結タングステン合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0436410A true JPH0436410A (ja) | 1992-02-06 |
Family
ID=15325427
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14286690A Pending JPH0436410A (ja) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | 複合焼結タングステン合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0436410A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04333534A (ja) * | 1991-05-09 | 1992-11-20 | Japan Steel Works Ltd:The | W焼結合金の製造方法 |
| KR100375944B1 (ko) * | 2000-07-08 | 2003-03-10 | 한국과학기술원 | 기계적 합금화에 의한 산화물 분산강화 텅스텐 중합금의 제조방법 |
| CN111394603A (zh) * | 2020-04-14 | 2020-07-10 | 东莞市金材五金有限公司 | 一种粉末冶金W-Ni-Fe钨镍铁合金生产工艺方法 |
-
1990
- 1990-05-31 JP JP14286690A patent/JPH0436410A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04333534A (ja) * | 1991-05-09 | 1992-11-20 | Japan Steel Works Ltd:The | W焼結合金の製造方法 |
| KR100375944B1 (ko) * | 2000-07-08 | 2003-03-10 | 한국과학기술원 | 기계적 합금화에 의한 산화물 분산강화 텅스텐 중합금의 제조방법 |
| CN111394603A (zh) * | 2020-04-14 | 2020-07-10 | 东莞市金材五金有限公司 | 一种粉末冶金W-Ni-Fe钨镍铁合金生产工艺方法 |
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