JPS60223653A - セラミクス−金属複合体 - Google Patents
セラミクス−金属複合体Info
- Publication number
- JPS60223653A JPS60223653A JP7901684A JP7901684A JPS60223653A JP S60223653 A JPS60223653 A JP S60223653A JP 7901684 A JP7901684 A JP 7901684A JP 7901684 A JP7901684 A JP 7901684A JP S60223653 A JPS60223653 A JP S60223653A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- psz
- sintered body
- compressive stress
- alloy
- point
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D19/00—Casting in, on, or around objects which form part of the product
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
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】
本発明は内燃機関のシリンダー、副燃焼室、ピストン等
の材料として有用なセラミクス−金属複合体に関するも
のである。
の材料として有用なセラミクス−金属複合体に関するも
のである。
部分安定化ジルコニアｃ以下ｐｓｚと言う）Ｉ／′ｉ立
方晶マトリックス中に準安定相である正方晶を残留させ
たものであり、その焼結体は高強度かつ高靭性を有する
材料として知られており、構造用セラミクス材料として
今後期待されている。しかしＰＳｚは２００〜３００℃
の温度範囲において残留する正方晶が安定な単斜晶へ転
移する性質を有しており、該転移が生ずると焼結体の強
度′および耐久性が低下してしまう。該転移を抑制する
にはｐｓｚを上記温度範囲において１〜４００１ｇ／ｍ
ｍ’程度の圧縮応力場におくことか必要である。ｐｓｚ
を上記圧縮応力場におくために、ＰＳｚ焼結体の外周に
鋳造によって金属層を形成する方法（鋳ぐるみ法ンが提
供されている。即ち一般の金ｍはｐｓｚよりも熱膨張係
数が太きく、シたがって金属とｐｓｚとの熱膨張係数の
差によってｐｓｚ焼結体には金属層による圧縮応力が及
ぼされるのである。しかしｐｓｚ焼結体を金属層で鋳ぐ
るんだ場合、該金属層によってｐｓｚ焼結体に過度の圧
縮応力が及はされるとｐｓｚ焼結体が′破壊される場合
がある。このような過度の圧縮応力か発生する原因とし
ては下記のものが考えられる。
方晶マトリックス中に準安定相である正方晶を残留させ
たものであり、その焼結体は高強度かつ高靭性を有する
材料として知られており、構造用セラミクス材料として
今後期待されている。しかしＰＳｚは２００〜３００℃
の温度範囲において残留する正方晶が安定な単斜晶へ転
移する性質を有しており、該転移が生ずると焼結体の強
度′および耐久性が低下してしまう。該転移を抑制する
にはｐｓｚを上記温度範囲において１〜４００１ｇ／ｍ
ｍ’程度の圧縮応力場におくことか必要である。ｐｓｚ
を上記圧縮応力場におくために、ＰＳｚ焼結体の外周に
鋳造によって金属層を形成する方法（鋳ぐるみ法ンが提
供されている。即ち一般の金ｍはｐｓｚよりも熱膨張係
数が太きく、シたがって金属とｐｓｚとの熱膨張係数の
差によってｐｓｚ焼結体には金属層による圧縮応力が及
ぼされるのである。しかしｐｓｚ焼結体を金属層で鋳ぐ
るんだ場合、該金属層によってｐｓｚ焼結体に過度の圧
縮応力が及はされるとｐｓｚ焼結体が′破壊される場合
がある。このような過度の圧縮応力か発生する原因とし
ては下記のものが考えられる。
即ち中空なｐｓｚ焼結体の内側から加熱が始まった場合
にｐｓｚ焼結体の温度は金属層に比して高くなり、その
結果ｐｓｚ焼結体に及ぼされる圧縮応力；祉過度となっ
てｐｓｚ焼結体が破壊される。
にｐｓｚ焼結体の温度は金属層に比して高くなり、その
結果ｐｓｚ焼結体に及ぼされる圧縮応力；祉過度となっ
てｐｓｚ焼結体が破壊される。
この破壊の原因を解消するためには耐力の低い金属を用
いて２００″Ｃ以下におけるｐｓｚ焼結体層に及はされ
る圧縮応力を低下させることが考えられるが、このよう
な金属では２００〜３００″Ｃで耐力が更に低下してｐ
ｓｚの転移を抑制するに充分な圧縮応力か発生しな―。
いて２００″Ｃ以下におけるｐｓｚ焼結体層に及はされ
る圧縮応力を低下させることが考えられるが、このよう
な金属では２００〜３００″Ｃで耐力が更に低下してｐ
ｓｚの転移を抑制するに充分な圧縮応力か発生しな―。
上記したようにして破壊の原因を解消すると共に２００
〜３００℃の温度でも充分な圧縮応力を生ずるような金
゛属は従来提供されておらずｐｓｚ実用化に際しての大
きな障害となっていた。
〜３００℃の温度でも充分な圧縮応力を生ずるような金
゛属は従来提供されておらずｐｓｚ実用化に際しての大
きな障害となっていた。
本発明は上記従来の問題を解消することを目的とし、Ｐ
Ｓｚ焼結体を鋳ぐるむ金属材料としてＡ７点が常温以上
１２０℃以下のＮｉ−Ｔｉ系合金を用ψることを骨子と
するものである。
Ｓｚ焼結体を鋳ぐるむ金属材料としてＡ７点が常温以上
１２０℃以下のＮｉ−Ｔｉ系合金を用ψることを骨子と
するものである。
本発明に用いられるＮｉ−’ｆｉＴｉ系合金Ｎｉ −’
ｆｉの合金、あるいは該合金に更ＫＣｕ ％ Ａ’ ％
Ｚ’ ％ＣＯ、ＣＦ 、Ｔｄ 、、Ｖ 、ＮＯ、Ｎｂ
、Ｐｄ 、Ｐｉ 、ＭＪ 、Ｆ／等の他の金属の一種
もしくけ二種以上を含有せしめた合金を言い、形状記憶
合金としても使用されている。モしてＮｉ：’ｆｉの重
量比は凡そ４４：５６〜４７：５３であるが、本発明で
は更にこの合金のＡ７点が常温以上ｌ ２０ ’Ｃ以下
となるように、成分調整をおこなう。
ｆｉの合金、あるいは該合金に更ＫＣｕ ％ Ａ’ ％
Ｚ’ ％ＣＯ、ＣＦ 、Ｔｄ 、、Ｖ 、ＮＯ、Ｎｂ
、Ｐｄ 、Ｐｉ 、ＭＪ 、Ｆ／等の他の金属の一種
もしくけ二種以上を含有せしめた合金を言い、形状記憶
合金としても使用されている。モしてＮｉ：’ｆｉの重
量比は凡そ４４：５６〜４７：５３であるが、本発明で
は更にこの合金のＡ７点が常温以上ｌ ２０ ’Ｃ以下
となるように、成分調整をおこなう。
該Ｎ１−ＴＪ系合金（以下単に本合金と言う）は、Ａ／
点以上のオーステナイト相では２０〜６０ｋｇｔ７ｋｒ
ｒ／の高１降伏強さく耐力）を示し、かつＡ／点近傍で
は温度が高くなるにつれて降伏強さは増大し、一方Ａ／
’点以下のマルテンサイト相では降伏強さく耐力）が５
〜２０ ＃ｔ１ｍｄであり極めて低い。したがってｈｆ
点点上下温度では破壊原因は解消される。更に詳しく述
べれば、この破壊原因を解消しかつｐｓｚの転移を阻止
するためには本合金のうち１２０℃以下でかつ常温以上
のｈｆ点を有するものを選択する。第１図はｐｓｚ焼結
体の内側から加熱した場合のｐｓｚ焼結体の温度と圧縮
応力の関係を示すグラフであり、一点鎖線で示す。
点以上のオーステナイト相では２０〜６０ｋｇｔ７ｋｒ
ｒ／の高１降伏強さく耐力）を示し、かつＡ／点近傍で
は温度が高くなるにつれて降伏強さは増大し、一方Ａ／
’点以下のマルテンサイト相では降伏強さく耐力）が５
〜２０ ＃ｔ１ｍｄであり極めて低い。したがってｈｆ
点点上下温度では破壊原因は解消される。更に詳しく述
べれば、この破壊原因を解消しかつｐｓｚの転移を阻止
するためには本合金のうち１２０℃以下でかつ常温以上
のｈｆ点を有するものを選択する。第１図はｐｓｚ焼結
体の内側から加熱した場合のｐｓｚ焼結体の温度と圧縮
応力の関係を示すグラフであり、一点鎖線で示す。
従来の金属材料ではｐｓｚ焼結体の加熱開始後Ａ点（１
００℃）迄はｐｓｚ焼結体と金属との温度差が太き（Ｐ
ＳＺ焼結体の選択的熱膨張により金属層からｐｓｚ焼結
体に及ぼされる圧縮応力は増大し、Ａ点に至ると金属層
もｐｓｚ焼結体を介して加熱され始めｐｓｚ焼結体より
も大きな熱膨張係数で熱膨張し始めるから圧縮応力は漸
減する。
００℃）迄はｐｓｚ焼結体と金属との温度差が太き（Ｐ
ＳＺ焼結体の選択的熱膨張により金属層からｐｓｚ焼結
体に及ぼされる圧縮応力は増大し、Ａ点に至ると金属層
もｐｓｚ焼結体を介して加熱され始めｐｓｚ焼結体より
も大きな熱膨張係数で熱膨張し始めるから圧縮応力は漸
減する。
しかし２００〜３００℃でｐｓｚの転移を抑制・するに
充分な圧縮応力を確保した場合、Ａ点では既に圧縮応力
が斜線域に入って過度となりｐｓｚ焼結体は破壊されて
しまう。
充分な圧縮応力を確保した場合、Ａ点では既に圧縮応力
が斜線域に入って過度となりｐｓｚ焼結体は破壊されて
しまう。
一方本合金においては実線で示すようにＡ／ Ａ以下の
マルテンサイト相域では上記したように降伏強さく耐力
）が極めて低い。そのため本合金層とｐｓｚ焼結体との
温度差が大きくてｐｓｚ焼結体が選択的に熱膨張しても
合金層の温度は常温付近であってマルテンサイト相であ
るため圧縮応力は殆んど増大しない。しかしｐｓｚ焼結
体の温度が１００℃以上になって本合金が加熱され始め
Ａ／点以上になるとオーステナイト相域に入って上記し
たように降伏強さく耐力）が高くなりＢ点に至るまでｐ
ｓｚ焼結体に及ばされる圧縮応力は増大する。しかしＢ
点以後は本合金とｐｓｚとの熱膨張係数も略同−となる
から圧縮応力もオーステナイト相の降伏強さく耐力）の
レベルで安定する。
マルテンサイト相域では上記したように降伏強さく耐力
）が極めて低い。そのため本合金層とｐｓｚ焼結体との
温度差が大きくてｐｓｚ焼結体が選択的に熱膨張しても
合金層の温度は常温付近であってマルテンサイト相であ
るため圧縮応力は殆んど増大しない。しかしｐｓｚ焼結
体の温度が１００℃以上になって本合金が加熱され始め
Ａ／点以上になるとオーステナイト相域に入って上記し
たように降伏強さく耐力）が高くなりＢ点に至るまでｐ
ｓｚ焼結体に及ばされる圧縮応力は増大する。しかしＢ
点以後は本合金とｐｓｚとの熱膨張係数も略同−となる
から圧縮応力もオーステナイト相の降伏強さく耐力）の
レベルで安定する。
そしてｐｓｚ焼結体の２００〜３００℃の間で転移を阻
止するに充分な圧縮応力が発生し、かつ斜線域に入らす
ｐｓｚ焼結体は破壊されない。
止するに充分な圧縮応力が発生し、かつ斜線域に入らす
ｐｓｚ焼結体は破壊されない。
実施例
第２図はＰＳｚ焼結体をディーゼルエンジンの副燃焼室
に応用した例であり、該ｐｓｚ焼結体（１）は金属層（
２）で鋳ぐるまれてψる。該ｐｓｚ焼結体（１）はＹ２
Ｏ３５放１％含有ｚｒｏ２粉末をラバープレスによって
成形した後に焼成して得られた。該ＰＳｚ焼結体の外周
にワックスパターンをｉ成しり後、ジルコン砂を主体と
するセラミックシェルモールドを製作した。本シェルモ
ールドを１１５０″Ｃに予熱した上で、下記に示す２種
の組成の本合金を鋳込温度１３００℃で鋳造した。
に応用した例であり、該ｐｓｚ焼結体（１）は金属層（
２）で鋳ぐるまれてψる。該ｐｓｚ焼結体（１）はＹ２
Ｏ３５放１％含有ｚｒｏ２粉末をラバープレスによって
成形した後に焼成して得られた。該ＰＳｚ焼結体の外周
にワックスパターンをｉ成しり後、ジルコン砂を主体と
するセラミックシェルモールドを製作した。本シェルモ
ールドを１１５０″Ｃに予熱した上で、下記に示す２種
の組成の本合金を鋳込温度１３００℃で鋳造した。
体）： Ｎｉ −４４，５％Ｔｉ Ａ／＝２０℃（Ｂ）
： Ｎｉ −４６，４％Ｔ１ 人／＝１１Ｇ℃材料は
各１０個作成された。比較のため従来の金属材料として
インコネル７１５Ｃ（鋳込温度４２０℃）、および８Ｕ
８４３Ｄ（鋳込温度１４８０″Ｃ）で鋳造し同様な試料
を各１０個作成した。その結果、鋳造時には熱膨張係数
が高いインコネル７１３Ｃを用いた試料４個のｐｓｚ焼
結体に割れが認められた。次いで試料名１個につψて歪
ゲージ法により、ｐｓｚ焼結体に加わっている圧縮応力
を測定した。
： Ｎｉ −４６，４％Ｔ１ 人／＝１１Ｇ℃材料は
各１０個作成された。比較のため従来の金属材料として
インコネル７１５Ｃ（鋳込温度４２０℃）、および８Ｕ
８４３Ｄ（鋳込温度１４８０″Ｃ）で鋳造し同様な試料
を各１０個作成した。その結果、鋳造時には熱膨張係数
が高いインコネル７１３Ｃを用いた試料４個のｐｓｚ焼
結体に割れが認められた。次いで試料名１個につψて歪
ゲージ法により、ｐｓｚ焼結体に加わっている圧縮応力
を測定した。
本合金（Ａ） ３２ Ｗ ／”
本合金（Ｂ） ３５ ｔｔ
インコネル７１３Ｃ７０
ＳＵＳ４３０ ４１ ＃
インコネル７１３Ｃの圧縮応力はかなり高くなっており
、ｐｓｚ焼結体に過度の応力が及はされていることが認
められる。
、ｐｓｚ焼結体に過度の応力が及はされていることが認
められる。
ついで各試料に次の２つの方法で熱サイクルを与えた。
（１）４００℃に加熱した炉に５分間装入１０分開放冷
（菖）第４図に示すように内孔部へ都市ガスバーナー炎
をあて５分間加熱し１０分間放冷 上記熱サイクルを与えてｐｓｚ焼結体に割れが発生する
までの回数を調べた。
をあて５分間加熱し１０分間放冷 上記熱サイクルを与えてｐｓｚ焼結体に割れが発生する
までの回数を調べた。
本合金（Ａ） ＞１００ ７０〜９０
本合金（Ｂ） ＞１００ ＞１００
インコネル７１３Ｃ３０〜５０ ５〜２０ＢＵＳ４３０
７０〜９０ ５０〜７０インコネル７１３ＣＸＳＵＳ
４３０を用いた試料は過度の圧縮応力が発生しｐｓｚ焼
結体に早期に割れが発生するのに対し、本合金を用いた
試料ではｐｓｚ焼結体の割れの発生が充分防止出来るこ
とが認められる。
７０〜９０ ５０〜７０インコネル７１３ＣＸＳＵＳ
４３０を用いた試料は過度の圧縮応力が発生しｐｓｚ焼
結体に早期に割れが発生するのに対し、本合金を用いた
試料ではｐｓｚ焼結体の割れの発生が充分防止出来るこ
とが認められる。
第１図Ｆｉｐｓｚ焼結体の内側から加熱した場合のｐｓ
ｚ焼結体の温度と圧縮応力の関係を示すグラフであり、
縦軸は圧縮応力、横軸は温度（℃）を示し、金属層とし
て一点鎖線は従来の金属材料、実線は本合金を用いた場
合である。第２図は実施例で用いた試料の断面図、第３
図は実施例の説明図である。 図中、（１）・・・・・・ｐｓｚ焼結体、（２）・・・
・・・金属層（３）・・・・・・バーナー 特許出願人 大同特殊鋼株式会社 特許出願人 日本特殊陶業株式会社 ） １ 匣 オ ２ 口 才 ３ 図
ｚ焼結体の温度と圧縮応力の関係を示すグラフであり、
縦軸は圧縮応力、横軸は温度（℃）を示し、金属層とし
て一点鎖線は従来の金属材料、実線は本合金を用いた場
合である。第２図は実施例で用いた試料の断面図、第３
図は実施例の説明図である。 図中、（１）・・・・・・ｐｓｚ焼結体、（２）・・・
・・・金属層（３）・・・・・・バーナー 特許出願人 大同特殊鋼株式会社 特許出願人 日本特殊陶業株式会社 ） １ 匣 オ ２ 口 才 ３ 図
Claims (1)
- 部分安定化ジルコニア焼結体からなる中空体の外周に鋳
造によってｈｆ点が常温以上１２．０″Ｃ以下のＮｉ−
’ｆｉ系合金層を形成したことを特徴とするセラミクス
−金属複合体
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7901684A JPS60223653A (ja) | 1984-04-19 | 1984-04-19 | セラミクス−金属複合体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7901684A JPS60223653A (ja) | 1984-04-19 | 1984-04-19 | セラミクス−金属複合体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60223653A true JPS60223653A (ja) | 1985-11-08 |
| JPH0154152B2 JPH0154152B2 (ja) | 1989-11-16 |
Family
ID=13678145
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7901684A Granted JPS60223653A (ja) | 1984-04-19 | 1984-04-19 | セラミクス−金属複合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60223653A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7250220B1 (en) * | 2002-10-03 | 2007-07-31 | Tosoh Set, Inc. | Bond strength of coatings to ceramic components |
| CN112439889A (zh) * | 2020-11-23 | 2021-03-05 | 西北有色金属研究院 | 一种包覆富镍镍钛合金的钛或钛合金复合刀具的制备方法 |
-
1984
- 1984-04-19 JP JP7901684A patent/JPS60223653A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7250220B1 (en) * | 2002-10-03 | 2007-07-31 | Tosoh Set, Inc. | Bond strength of coatings to ceramic components |
| CN112439889A (zh) * | 2020-11-23 | 2021-03-05 | 西北有色金属研究院 | 一种包覆富镍镍钛合金的钛或钛合金复合刀具的制备方法 |
| CN112439889B (zh) * | 2020-11-23 | 2021-12-28 | 西北有色金属研究院 | 一种包覆富镍镍钛合金的钛或钛合金复合刀具的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0154152B2 (ja) | 1989-11-16 |
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