JPH0469221B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は、高速回転体又は防護物を貫通する発
射体に有用な高強度、高靭性タングステン焼結合
金に関する。 〔従来の技術〕 高速回転体は、高度の引張り強さ、ヤング率を
有し、しかも高速回転時に破壊しないような十分
な靫性を有していなければならない。又、上記発
射体は、防護物を完全に貫通する前に破壊しない
ように十分な延性、靭性を有し、しかも貫通時に
発射体の推進エネルギー損失をできるだけ小さく
するために高度の引張り強さを有することが必要
である。 このような要求を満たす従来技術として、例え
ば特開昭62−185805号公報には、所定比率のタン
グステン、ニツケル、鉄からなる原料粉体を圧粉
成形し、これを液相焼結した後に実質的に最終形
状に加工し、しかる後に真空中において加熱後急
冷する熱処理を施すことが提案されている（第１
従来例）。また、特公昭63−30391号公報には、タ
ングステン焼結合金中の酸素量と炭素量とを低減
することが提案されている（第２従来例）。 〔発明が解決しようとする課題〕 上記第１従来例にあつては熱処理条件によつて
タングステン焼結合金の延性を改善し得るとさ
れ、また第２従来例にあつては合金中の酸素量と
炭素量とを低減することによつて、材料内のポロ
シテイ発生を抑制し延性を改善し得るとされてい
る。すなわちいずれの従来例も、タングステン焼
結合金の延性向上が主な効果とされており、強度
の向上についてはほとんど触れられていない。し
かし、タングステン焼結合金が適用される高速回
転体や防護物を貫通する発射体の場合は、延性と
強度とを共に向上させる必要があり、その点に問
題があつた。 そこで本発明は、高速回転体や防護物を貫通す
る発射体として要求される25％以上の伸びを確保
すると同時に、窒素(N)の固溶強化を利用して強度
を少なくとも95Kg／mm²以上に高めたタングステン
焼結合金を提供することを目的としている。 〔課題を解決するための手段〕 上記目的を達成するため、本発明は、タングス
テン85〜98wt％、残部がニツケルと鉄とからな
り、そのニツケルと鉄との重量比が５：５ないし
８：２の範囲にあるタングステン焼結合金におい
て、タングステンの粒径が40μｍ以下であり、且
つニツケル−鉄相に固溶する窒素量が0.005％を
超え0.100％以下であることを特徴とする。 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組成は、タン
グステン(W)が85〜98wt％で、残部がニツケル
（Ni）と鉄（Fe）である。タングステン含有量
は、所定の高密度を保つために85％以上が必要で
ある。かつ又、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完全に緻密化する液相
量を確保するため、98％以下であることが必要で
ある。ニツケルと鉄は、焼結時に液相を発生して
高密度化を促進し、かつ材料の延性を高める目的
で添加される。その添加量は、合金量の２〜15％
とする。２％未満では十分な液相が発生せず、高
密度化の効果が発揮できない。一方、15％を越え
るとタングステンの含有量が少なくなりすぎて、
合金の高比重が得られなくなる。又、ニツケルと
鉄の重量比率は、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＝７：３に
することが最も好ましい。しかし、Ni：Fe＝
５：５からNi：Fe＝８：２の範囲内であれば、
液相焼結に対して悪影響を及ぼさない。 上記の組成のタングステン焼結合金において、
タングステンの原料粉末の粒度が、最終的に得ら
れる合金の延性と強度とに悪影響を及ぼす。タン
グステン粒径が大きくなるに従つて延性が向上す
る傾向にあるが、強度は逆に低下する傾向があ
る。そのため、延性と強度との両特性を共に向上
させ、伸びを25％以上とし強度を少なくとも95
Kg／mm²以上とするには、タングステン粒径を40μ
ｍ以下〜16μｍ以上とすることが望ましい。 さらに本発明者らは、高強度で高靭性を有する
タングステン焼結合金を研究する過程で、通常は
水素気流中で合金を液相焼結するのに対して、積
極的に窒素を添加すると、窒素がマトリツクス相
に固溶し、固溶強化によつて合金の強度が向上す
ることを見出した。 第１図にその研究の一例として、タングステ
ン、ニツケル、鉄の成分比率が95W−3.5Ni−
1.5Feを基本とするタングステン焼結合金におい
て、Fe−Ni相中の窒素(N)の量を種々に変化させ
た場合の引張り強度と伸びを測定した結果を示
す。窒素添加は液相焼結を行うときの雰囲気ガス
中にN₂ガスを混入して行い、Ｎが合金中のFe−
Ni相に固溶するようにした。焼結温度は1500℃、
焼結時間は30分とし、焼結後に1000℃で１時間の
脱水素処理を施した。タングステンの粒径はいず
れも35μｍである。 図から、Fe−Ni相中のＮ量の増加に伴つて合
金の強度が増加することがわかる。一方、合金の
伸びは逆に減少している。Ｎ量が0.005％以下で
は引張り強さが急低下しており、Ｎの固溶強化が
十分ではない。またＮ量が0.10％を超えると伸び
が急低下しており、高速回転体に要求される値の
25％に達しない。これから、Fe−Ni相中に固溶
する窒素量は0.005％を超え0.10％以下であるこ
たを適当といえる。 本発明によれば、タングステン焼結合金中に積
極的に窒素を添加することによつて生じる窒素の
固溶強化と、タングステン粒径の制御によるタン
グステン粒の微細強化とによつて、合金の靭性を
損なうことなく強度を向上させることができる。 〔実施例〕 以下、本発明の実施例を説明する。 タングステン粉とニツケル粉と鉄粉との混合比
率を変えて異なる化学組成とした混合粉末を３種
類用意し、それぞれの混合粉末を2ton／cm²の静水
圧下に圧縮成形し、その成形体を水素と窒素との
混合雰囲気中で液相焼結し、その後1000℃×１時
間の脱水素熱処理を行つてタングステン焼結合金
の試験試料を形成した。 焼結工程における焼結温度、焼結時間、雰囲気
ガス組成等を種々に設定して処理することによ
り、第１表に示すようにタングステン粒径が16μ
ｍ以上で40μｍを超えず、且つFe−Ni相中に固溶
する窒素量が0.005％を超え、0.100％以下の範囲
内にある本発明の合金試料No.１〜No.９を得た。一
方、比較例としては、タングステン粒径が16μｍ
未満のものと40μｍを超えるものとを含み、また
Fe−Ni相中に固溶する窒素量が0.005％未満のも
のと0.100％を超えるものとを含む合金試料No.10
〜No.14を用意した。 上記の各試料No.１〜No.14のそれぞれにつき、引
張り試験を行つて、機械的性質を比較した。 その試験の結果を第１表に示す。 第１表より、本発明のタングステン焼結合金
は、全て引張り強さ95Kg／mm²以上で且つ伸びは25
％以上であるのに対して、比較例のものは引張り
強さ95Kg／mm²以上のものは伸びが25％に達してお
らず、伸びが25％以上のものは引張り強さが95
Kg／mm²に達していないことがわかる。

【表】 〓注〓 ＊印は本発明の条件から外れているもの
〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、タング
ステン85〜98wt％、残部が重量比が５：５ない
し８：２の範囲にあるニツケルと鉄とからなるタ
ングステン焼結合金において、タングステンの粒
径が40μｍ以下であり、且つニツケル−鉄相に固
溶する窒素量が0.005％を超え0.100％以下の範囲
内にあるものとした。そのため、強度が少なくと
も95Kg／mm²以上で且つ伸びが25％以上であり、し
たがつて高速回転体や防護物を貫通する発射体と
して好適に用いうるタングステン焼結合金を提供
することができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はタングステン焼結合金において、ニツ
ケル−鉄相中の窒素量と合金の引張り強さ及び伸
びとの関係を表す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ タングステン85〜98wt％、残部がニツケル
   と鉄とからなり、そのニツケルと鉄との重量比が
   ５：５ないし８：２の範囲にあるタングステン焼
   結合金において、 タングステンの粒径が40μｍ以下であり、且つ
   ニツケル−鉄相に固溶する窒素量が0.005％を超
   え0.100％以下であることを特徴とする高強度、
   高靭性タングステン焼結合金。