超硬合金

超硬合金のベースは2つの部分で構成されています。1つは硬化相です。他の部分は結合された金属です。
硬化相は、炭化タングステン、炭化チタン、炭化タンタルなどの周期表の遷移金属炭化物です。それらの硬度は高く、融点は2000°Cを超え、4000°Cを超えるものもあります。さらに、遷移金属の窒化物、ホウ化物、ケイ化物も同様の特性を持ち、超硬合金の硬化相としても機能します。硬化相の存在は、合金の非常に高い硬度と耐摩耗性を決定します。バインダー金属は一般に鉄族金属であり、コバルトとニッケルが一般的に使用されている。
超硬合金を製造する場合、使用される原料粉末の粒径は1〜2ミクロンで、高純度です。原材料を所定の組成比で配合し、アルコール等の媒体を加え、湿式ボールミルで湿式粉砕し、十分に混合、粉砕、乾燥、篩い分けした後、ワックスまたは接着剤、そしてそれから乾燥し、渡されます。混合物をふるいにかける。次に、混合物を造粒し、プレスし、バインダー金属の融点(1300〜1500°C)に近い温度に加熱すると、硬化相がバインダー金属と共晶合金を形成します。冷却後、硬化した相は、互いに密接に結合した結合した金属のグリッドに分布し、固体全体を形成します。超硬合金の硬度は、硬化相の含有量と粒径に依存します。つまり、硬化相の含有量が多く、粒子が細かいほど、硬度は高くなります。超硬合金の靭性は、結合金属によって決まります。ボンドメタルの含有量が多いほど、曲げ強度が高くなります。
1923年、ドイツのシュライターは、炭化タングステン粉末に結合剤としてコバルトの10%から20%を追加し、硬度がダイヤモンドに次ぐ炭化タングステンとコバルトの新しい合金を発明しました。超硬合金の最初のタイプ。この合金で作られた工具が鋼を切削すると、ブレードが急速に摩耗し、ブレードのエッジさえ壊れます。 1929年に、米国のシュワルツコフは、炭化タングステンと炭化チタンの複雑な炭化物を元の組成に一定量追加し、工具切削鋼の性能を向上させました。これは、超硬合金開発の歴史におけるもう1つの成果です。
超硬合金は、高硬度、耐摩耗性、強度と靭性、耐熱性と耐食性などの一連の優れた特性を備えており、特にその高い硬度と耐摩耗性は、500°Cの温度でも基本的に変化しません。 1000°Cで高い硬度。カーバイドは、鋳鉄、非鉄金属、プラスチック、化学繊維、グラファイト、ガラス、石、普通鋼を切削するための、旋削工具、フライス、平面、ドリル、中ぐり工具などの工具材料として広く使用されています。 、耐熱鋼、ステンレス鋼、高マンガン鋼、工具鋼などの難削材の切削にも使用できます。新しい超硬工具の切削速度は現在、炭素鋼の数百倍です。
超硬合金は、削岩工具、採掘工具、掘削工具、測定ゲージ、摩耗部品、金属研削工具、シリンダーライナー、精密ベアリング、ノズルなどの製造にも使用できます。コーティング超硬合金も20年近く利用可能です。 1969年、スウェーデンは炭化チタン積層ツールの開発に成功しました。ツールのベースは、タングステン-チタンコバルト硬質合金またはタングステン-コバルト硬質合金です。表面の炭化チタンコーティングの厚さはわずか数マイクロメートルですが、同じグレードの合金工具と比較されます。寿命が3倍に延長され、切削速度が25%から50%に向上しました。第4世代のコーティングツールは、困難な材料を切削するために1970年代に登場しました。

超合金

超合金は通常700°C(または1000°C)を超える温度で機能し、耐酸化性や高温強度などの特別な特性が必要です。
酸化と腐食は金属の弱点です。高温条件下では、金属の酸化腐食反応が大幅に加速されます。その結果、金属の表面が粗くなり、精度や強度に影響を与え、さらには部品が削られてしまいます。腐食性媒体(高温高圧ガソリン燃焼後のガス中のリン、硫黄、バナジウムなど)の高温条件下で機能する場合、腐食効果はより強くなるため、高温合金は耐酸化性が高くなければなりません。腐食。
非常に高温で動作する超合金は、特定の温度と応力にさらされることを確実にするために、十分な耐クリープ性(つまり、特定の応力下での固体材料のゆっくりとした連続的な変形)を備えている必要があります。長時間作業しても、全体の変形は特定の許容範囲内です。

超合金は、高温条件下または交番温度条件下で機能し、通常の温度よりも疲労破壊を起こしやすく、または作業中に急激な低温と熱の変化が繰り返されるため、かなりの熱応力が発生します。超合金は、疲労(つまり、長期的に変化する負荷の下での材料または部品の突然の破損)に対する優れた耐性を備えている必要があります。
高融点金属に基づく最新のハイテク高温合金のニーズを満たすために(W融点3400°C、Re3160°C、Ta 2996°C、Mo 2615°C、Nb 2415°C) 1500°Cを超える高湿度環境で、高温、高ストレス環境で動作する宇宙船コンポーネントの製造に適しています。高融点金属の中で、TaとNbの合金は、高温耐性と耐食性、および高い強度と硬度の特性を持っています。一部のビスマスベースの合金は、1300〜1600°Cの範囲で動作できます。これは、ニッケルベースの合金よりも300〜500°C高い温度です。中国で開発されたビスマスベースの合金は、W8%とHf2%を含み、高強度、優れた機械加工性、2000°Cの超高温での溶接性を備えており、より理想的な超合金です。サーメットも時々超合金に含まれています。

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