JPH06248384A - Mo合金単結晶とその製造方法 - Google Patents

Mo合金単結晶とその製造方法

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JPH06248384A
JPH06248384A JP3596193A JP3596193A JPH06248384A JP H06248384 A JPH06248384 A JP H06248384A JP 3596193 A JP3596193 A JP 3596193A JP 3596193 A JP3596193 A JP 3596193A JP H06248384 A JPH06248384 A JP H06248384A
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Katsutsugu Takebe
克嗣 武部
Yutaka Hiraoka
裕 平岡
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 常温及び低温での使用における破断強度及び
延性の優れたモリブデン単結晶とその製造方法を提供す
ること。 【構成】 Mo合金単結晶は,Reを3〜7重量%とM
oとを含み,単結晶もしくは粗大結晶粒を形成してい
る。このMo合金単結晶を製造するには,粉末冶金法に
よって得られたReを3〜10重量%含むモリブデン焼
結体素材を加工後,二次再結晶法を用いて熱処理してM
o合金の単結晶もしくは粗大結晶粒を得る。また,C含
有Mo合金単結晶は,このMo合金単結晶にCを添加し
たものである。このC含有Mo合金単結晶を製造するに
は,Mo焼結体素材あるいはMo合金の単結晶又は粗大
結晶粒にCを浸炭処理法によって添加する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は,モリブデン(Mo)合
金単結晶及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に,モリブデン(Mo)は1000
℃(1273K)前後で再結晶し,再結晶後は高温域で
変形を生じやすく,常温では延性が劣るため,曲げ等の
加工は困難である。Moはヒーター等高温部位で使用さ
れることが多いため,使用中の高温域でも休止中の低温
域でも取扱い易いMo材料の開発が望まれている。
【0003】従来,任意形状の大型Mo単結晶を得る方
法として,カルシウム(Ca),マグネシウム(Mg)
酸化物を添加したMo粉末を粉末冶金法によって焼結
し,加工後,1800℃(2073K),10時間焼鈍
して再結晶させるという二次再結晶法を用いた製造が知
られている。この二次再結晶法により製造した純Mo単
結晶は,Mo多結晶材料に比べて優れた低温延性を有す
る材料である(特公昭62−35999号公報及び特公
昭63−20301号公報,以下,従来技術1及び従来
技術2と呼ぶ,参照)。
【0004】一方,前記したような酸化物を添加しない
Mo焼結体を用いて二次再結晶法により製造した純Mo
単結晶も提案されているが(特開昭61−143548
号公報,以下,従来技術3と呼ぶ,参照),この単結晶
も上記従来技術1及び2と同程度の優れた低温延性を有
する。
【0005】また,帯熔融法などの溶解法による単結晶
もそれ以前から知られているが,これらの方法によれ
ば,大型品や任意形状品を得ることは難しい。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】一般にMoなどの体心
立方格子構造を有した高融点金属の単結晶は,脆弱な結
晶粒界が存在しない故に,多結晶材料に比べて低温延性
に優れているが,−196℃(77K)のように低い温
度では,曲げなどの加工が難しい。
【0007】CaOやMgOを添加し二次再結晶法を利
用して出来たMo単結晶(従来技術1及び2)や酸化物
無添加の二次再結晶法によるMo単結晶(以下,従来技
術3と呼ぶ)も同様であるうえに,結晶内部に残存する
島結晶とマトリクスとの界面(粒界)強度も問題であっ
た。
【0008】そこで,本発明の技術的課題は,常温及び
低温での使用における破断強度及び延性の優れたモリブ
デン単結晶とその製造方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】従来の二次再結晶法によ
る単結晶素材は1800℃(2073K),10時間の
熱処理により,単結晶化が可能であるが,本発明品はR
e添加による臨界温度の上昇で更に高温域の2300℃
(2573K),5時間での熱処理を施したものであ
る。
【0010】本発明によれば,Reを3〜10重量%含
み,単結晶もしくは粗大結晶粒を形成していることを特
徴とするMo合金単結晶が得られる。
【0011】本発明によれば,前記Mo合金単結晶に,
更に,Cを添加したことを特徴とするC含有Mo合金単
結晶も得られる。
【0012】本発明によれば,Reを3〜10重量%含
み,粉末冶金法によって得られたMo焼結体素材を加工
後,二次再結晶法を用いて熱処理を施してMoとReの
合金単結晶もしくは粗大結晶粒を得ることを特徴とする
Mo合金単結晶の製造方法が得られる。
【0013】本発明によれば,前記Mo合金単結晶の製
造方法において,前記モリブデン焼結体素材,前記Mo
とReの合金単結晶もしくは粗大結晶粒の少なくとも一
方にCを浸炭処理法によって添加することを特徴とする
C含有Mo合金単結晶の製造方法が得られる。
【0014】即ち,本発明では,Mo粉末に3〜10重
量%のRe粉末を添加,混合後プレス成形を経て還元性
雰囲気にて焼結し,得られた焼結体を塑性加工により所
定形状板に仕上げた。このMo合金板を二次結晶法を利
用して還元性雰囲気,真空中又は不活性雰囲気にて加熱
処理を施しMo合金単結晶板とした。
【0015】ここで,本発明において,Reの添加量を
3〜10重量%としたのは,この範囲以外において,低
温における延性が低くなるからである。
【0016】このように本発明では,Mo合金単結晶材
は従来法で製造されたMo単結晶材に比べて,曲げ破断
強度が増加し,延性が大幅に改善された。また,浸炭処
理法によってCを0.003重量%程度添加することに
よって,更に破断強度及び延性を増加させた{−196
℃(77K)で試験}。
【0017】ここで,本発明において,Re添加量は,
Mo合金単結晶となる3〜7重量%であることが好まし
い。
【0018】
【実施例】以下,本発明の実施例について,図面を参照
して説明する。
【0019】市販のモリブデン粉(Fsss粒径4.6
μm,O2 0.01重量%)にRe粉(Fsss粒径
3.5μm,純度99.99%)0〜10重量%を乾式
混合添加し,通常の粉末冶金法で圧粉体を作り,還元雰
囲気中1800℃(2073K)で10時間焼結し,厚
さ10mmの焼結体を作製した。この焼結体に対して,
1300℃(1573K)から常温までの温度で,熱
間,温間,冷間加工を順次施し,加工率90%で厚さ1
mmの板を作製した。これらの板に対して,還元雰囲気
中,2300℃で5時間の熱処理を施した後の組織を次
の表1に示す。尚,下記の表1中において,○は組織の
状態が良好であり,△はやや劣ることを示している。
【0020】
【表1】
【0021】上記表1に示される通り,Reを無添加
(0重量%)から7重量%添加までは単結晶となった
が,10重量%のReの添加では,粗大結晶粒しか得ら
れなかった。
【0022】さらに,得られた単結晶材及び粗大結晶粒
より試験片を切り出し,−196℃(77K)にて曲げ
試験を行った。又,0.003重量%のCを浸炭処理し
た単結晶材の曲げ試験も同時に行った。浸炭処理は,単
結晶にCを真空蒸着後,1200(1473K)〜15
00℃(1773K)で一定時間加熱することにより行
われた。図1及び図2に以上の結果を示す。
【0023】図1において,△,▼は,浸炭処理品の降
伏強度及び破断強度を夫々示し,○,●は,浸炭処理な
しのものの降伏強度及び破断強度を夫々示している。ま
た,図2において,△,○は,浸炭処理品及び浸炭処理
しないものの曲げ角を夫々示している。この結果,Re
無添加の単結晶材に比べて,Reを3〜7重量%添加し
た材料では,降伏強度が低下したが,破断強度,曲げ延
性(曲げ角)とも顕著に向上した。また,0.003重
量%のCの浸炭処理した単結晶板は,破断強度,曲げ延
性がさらに増加した。これは,Cの添加により,島結晶
とマトリックスの界面強度が上昇したためであると考え
られる。
【0024】しかし,Reを10重量%添加した材料
は,単結晶にならず粗大粒のため,Reを5〜7重量%
添加した材料に比べて破断強度,曲げ延性ともに低かっ
たが,従来の単結晶よりも曲げ延性は良好であった。
【0025】
【発明の効果】以上,説明したように,本発明では,二
次再結晶法によって,MoにReを添加させたMo合金
単結晶を得ることができ,それによって,従来のMo単
結晶材よりも曲げ延性を大幅に向上させることができる
と共に破断強度も向上できた。特に,Mo多結晶及び従
来のMo単結晶では,−196℃(77K)といった低
温では,延性が殆どなかったが,本発明による合金単結
晶では,延性が向上し,曲げも可能であることが判明し
た。
【0026】また,本発明によれば,Mo合金単結晶へ
のCの添加によって,破断強度及び曲げ延性を更に向上
させることができるC含有Mo合金単結晶及びその製造
方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係るC含有Mo合金単結晶及
びC無添加のMo合金単結晶の−196℃(77K)に
おける強度特性を夫々示す図である。
【図2】本発明の実施例に係るC含有Mo合金単結晶及
びC無添加のMo合金単結晶の−196℃(77K)に
おける延性を夫々示す図である。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Reを3〜10重量%含み,単結晶もし
    くは粗大結晶粒を形成していることを特徴とするMo合
    金単結晶。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のMo合金単結晶に,更
    に,Cを添加したことを特徴とするC含有Mo合金単結
    晶。
  3. 【請求項3】 Reを3〜10重量%含み,粉末冶金法
    によって得られたMo焼結体素材を加工後,二次再結晶
    法を用いて熱処理を施してMoとReの合金単結晶もし
    くは粗大結晶粒を得ることを特徴とするMo合金単結晶
    の製造方法。
  4. 【請求項4】 請求項3記載のMo合金単結晶の製造方
    法において,前記モリブデン焼結体素材,前記MoとR
    eの合金単結晶及び粗大結晶粒の少なくとも一方にCを
    浸炭処理法によって添加することを特徴とするC含有M
    o合金単結晶の製造方法。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005314769A (ja) * 2004-04-30 2005-11-10 Japan Science & Technology Agency 炭化処理による高強度・高靭性の高融点金属系合金材料とその製造法

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