塑性変形能を有する従来にない硬質材料の創製とそのメカニズムの解明

创造前所未有的具有塑性变形能力的硬质材料并阐明其机理

基本信息

批准号：
21K04671
负责人：
中山博行
金额：
$ 2.66万
依托单位：
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

昨年度はTiCを硬質粒子に用いたTiC-25wt%(Fe(100-x), Nix)サーメットを作製し、その強度と延性を評価した。その結果、結合相であるFeNi合金がfcc構造からbcc構造へ応力誘起相変態を生じることで、強度、延性が共に向上することを明らかにした。そこで、今年度はサーメットとしてより高強度が期待できるTi(C, N)粒子を用いて、その機械的特性を評価した。具体的にはTi(C100-x), Nx)-25wt%(Fe(100-y), Niy)), x = 0~20, y = 50, 60となるように市販のTiC, TiN, FeおよびNi粉末をエタノール中で湿式混合した。これらを大気中で乾燥後、プレス成形し、真空焼結する事で試料を作製した。これら試料の破壊までの応力-歪曲線を4点曲げ試験により取得した。その際の歪みは、試料下面に添付した歪みゲージにより測定した。作製した試料の破壊強度と破壊歪みは、硬質粒子の窒素量が増えることで、共に低下することがわかった。特に延性低下は窒素無添加の場合に比べて著しく、半分程度にまで低下した。またy = 50とした方が60としたサーメットに比べて、強度、延性ともに優れることがわかった。これら試料のXRD結果およびSEM観察より、作製した試料はいずれもTi(C, N)相とFeNi合金相から形成されており、脆化相などは確認できず、TiC粒子を用いた場合と比べても両者に顕著な違いは見られなかった。これらを受けて今後は、変形中のFeNiの相変態挙動や、Ti(C, N)とFeNi合金界面強度などを調査する必要がある。

去年，我们以TiC为硬质颗粒制备了TiC-25wt%（Fe（100-x），Nix）金属陶瓷，并评估了其强度和延展性。结果表明，通过作为粘结相的FeNi合金的应力诱导相变，强度和延展性均得到改善，从fcc结构转变为bcc结构。因此，今年我们使用了作为金属陶瓷预计具有更高强度的Ti(C,N)颗粒，并评估了其机械性能。具体而言，将市售的TiC、TiN、Fe和Ni粉末在乙醇中湿式混合。通过在大气中干燥、压制成型和真空烧结来制备样品。通过四点弯曲试验获得这些样品直至失效的应力-应变曲线。使用安装在样品底面的应变计测量此时的应变。研究发现，随着硬质颗粒中氮含量的增加，制备的样品的断裂强度和断裂应变均降低。特别是，与不添加氮的情况相比，延展性显着降低，降低至一半左右。还发现y=50的金属陶瓷比y=60的金属陶瓷具有更好的强度和延展性。从这些样品的 XRD 结果和 SEM 观察发现，与使用 TiC 颗粒的情况相比，所有制备的样品均由 Ti（C，N）相和 FeNi 合金相形成，并且没有观察到脆性相。然而，两者之间没有观察到显着差异。基于这些发现，有必要研究FeNi变形过程中的相变行为以及Ti(C，N)和FeNi合金的界面强度。