焼結敷板表面形状がTi-6Al-4V 合金焼結体に及ぼす影響 Effect of

‫ޤ࠻࡯ࡁޣ‬
὾⚿ᢝ᧼⴫㕙ᒻ⁁߇ Ti-6Al-4V ว㊄὾⚿૕ߦ෸߷ߔᓇ㗀
ᯏ᪾᧚ᢱ⑼ ᧚ᢱࠬ࠲࠶ࡈ ᬀ᧻ବ᣿ દ⮮⧐ౖ ૒⮮ᙗᴦ㧖
Effect of Surface Morphology of Sintering Substrate on the Properties
of Injection Molded Ti-6Al-4V Alloy
Toshiaki Uematsu, Yoshinori Itoh and Kenji Sato㧖
ߢ‫ޔ‬㊄ዻ☳ᧃߣࡃࠗࡦ࠳ߩᲧࠍ૕ⓍᲧߢ 65:35 ߣߒ
䋱.
✜⸒
ߚ‫ޕ‬㊄ዻ☳ᧃߣࡃࠗࡦ࠳ߪട࿶ᷙ✵ߒ‫ޔ‬ᷙ✵‛ࠍ૞
㊄ዻ☳ᧃ኿಴ᚑᒻᴺ(MIM:Metal Injection Molding)
⵾ߒߚᓟ‫ޔ‬኿಴ᚑᒻᯏߢᒁᒛ⹜㛎 ࠍᚑᒻߒߚ‫ޕ‬
ߦࠃࠅ૞⵾ߐࠇߚ Ti-6Al-4V ว㊄ᚑᒻ૕ࠍ‫ޔ‬Y2O3 ὾
ᚑᒻ૕ߪṁᇦߢࡃࠗࡦ࠳ߩ⚂ 65%ࠍ᛽಴ߒ‫ޔ‬὾⚿
⚿ᢝ᧼ࠍ૶↪ߒߡ὾⚿ߔࠆ㓙ߦ‫ޔ‬὾⚿᷷ᐲ߇㜞޿߽
Ἱߢടᾲ⣕⢽ߒߚᓟ‫ޔ‬ㅪ⛯ߒߡ 1523K˜28.8ks ߩ⌀
ߩ߿‫ޔ‬ടᎿࠦࠬ࠻ૐᷫߩߚ߼‫ޔ‬὾⚿ᢝ᧼ࠍ➅㄰ߒ૶
ⓨ὾⚿ࠍⴕߞߚ‫ޕ‬὾⚿ߦ㓙ߒߡߪ Mo ߩኈེߣ Y2O3
↪㧔ౣ೑↪㧕ߒߚ߽ߩߦ‫ߩ⁁࡝ࡃޔ‬ઃ⌕‛߇⊒↢ߔ
ߩ὾⚿ᢝ᧼ࠍ↪޿ߚ‫ޕ‬὾⚿ᢝ᧼ߪ‫ޔ‬ฃߌขࠅߩ߹߹
1)
ࠆ ႐ว߇޽ࠆ‫ޕ‬ౣ೑↪ߒߚ὾⚿ᢝ᧼ࠍ૶↪ߒߚ߽
ߢ૶↪ߒ‫ޔ‬὾⚿ᓟ‫ޔ‬ಣℂߔࠆߎߣߥߊౣ೑↪ߒߚ߽
ߩߪ‫⌀ޔ‬ⓨ὾⚿ਛߦ⫳⊒ߒߚ Ti ߇὾⚿ᢝ᧼਄ߦઃ⌕
ߩ(ᧂಣℂຠ)ߣ‫ޔ‬὾⚿ᓟߦ SiC ⎇⏴⚕(400 ⇟)ߦߡ⎇
ߒ‫ޔ‬ᚑᒻ૕ਛߩ㊄ዻ☳ᧃߣ෻ᔕߒߚߎߣߢᱜᏱߥ෼
⏴ߒߚ߽ߩ(⎇⏴ຠ)ߩ 2 ⒳㘃ߦߟ޿ߡᬌ⸛ࠍⴕߞߚ‫ޕ‬
❗ࠍⴕ߃ߕ‫ߩ⁁࡝ࡃޔ‬ઃ⌕‛ߣߥߞߚߣ⠨߃ࠆߎߣ
὾⚿ᢝ᧼ߪ 4 ࿁߹ߢ➅㄰ߒ૶↪ߒߚ‫ޕ‬὾⚿૕ߩ⹏ଔ
߇ߢ߈ࠆ߇‫ޔ‬὾⚿᷷ᐲߩ㜞޿߽ߩߢߪ‫ߩ↪૶ᧂޔ‬὾
ߪኒᐲ‫ޔ‬ᒁᒛᒝᐲ‫ޔ‬િ߮‫⚛㉄ޔ‬㊂╬ߦߟ޿ߡⴕ޿‫ޔ‬
⚿ᢝ᧼ߢ߽⊒↢ߒߡ޿ࠆ‫ޔߢߎߘޕ‬὾⚿ᢝ᧼ࠍߘߩ
὾⚿ᢝ᧼ߩ⹏ଔߪ‫⴫ޔ‬㕙ⷰኤ╬ࠍⴕߞߚ‫ޕ‬
߹߹ౣ೑↪ߒߚ߽ߩߣ‫⴫ޔ‬㕙ࠍ⎇⏴ߒߡౣ೑↪ߒߚ
߽ߩߢ㜞᷷὾⚿ߦߡ὾⚿૕ࠍ૞⵾ߒ‫ޔ‬ઃ⌕‛ߩ↢ᚑ
䋳.
⚿ᨐ
ߣߘߩᓇ㗀ߦߟ޿ߡᬌ⸛ࠍⴕߞߚ‫ޕ‬
࿑ 1 ߦ὾⚿ᢝ᧼ࠍౣ೑↪ߒ‫ޔ‬૞⵾ߒߚ὾⚿૕ߩᄖ
ⷰࠍ␜ߔ‫ޕ‬
὾⚿ᢝ᧼ߩ૶↪࿁ᢙ 1 ࿁ߢߪ‫ޔ‬
ᧂಣℂຠ‫ޔ‬
䋲.
ታ㛎ᣇᴺ
⎇⏴ຠߣ߽ߦᧂ૶↪ຠࠍ↪޿ߡ޿ࠆߚ߼‫ޔ‬ห᭽ߥࡃ
ේᢱ☳ᧃߦߪࠟࠬࠕ࠻ࡑࠗ࠭ᴺߦࠃࠅ⵾ㅧߐࠇ
࡝⁁ߩઃ⌕‛߇⏕⹺ߢ߈ࠆ‫↪૶ޕ‬࿁ᢙ 2 ࿁એ਄ߦߥ
ߚ⃿⁁ߩ⚐ Ti ☳ᧃ㧔ࢃᄢ㒋࠴࠲࠾࠙ࡓ࠹ࠢࡁࡠࠫ࡯
ࠆߣ‫⏴⎇ޔ‬ຠߢߪ‫ޔ‬ઃ⌕‛ߪ⷗ࠄࠇߥ޿߇‫ᧂޔ‬ಣℂ
࠭㧦TILOP-45㧕ߣ☳⎈ᴺߦࠃࠅ⵾ㅧߐࠇߚⷺᒛߞߚ
ຠߢߪ‫ޔ‬ઃ⌕㊂ߦᏅ⇣߇޽ࠆ߽ߩߩ‫↪૶ޔ‬࿁ᢙ 4 ࿁
ਇⷙೣߥᒻ⁁ߩ 60Al-40V ว㊄☳ᧃ(ᣣᧄ㔚Ꮏࢃ㧦
߹ߢઃ⌕‛߇⏕⹺ߢ߈ࠆ‫ޔߢߎߎޕ‬ઃ⌕‛⊒↢ߩ৻
VAl-3)ࠍ↪޿ߚ‫☸ޕ‬ᓘߪߣ߽ߦ 45Ǵm એਅߢ޽ࠆ‫ޕ‬
ⷐ࿃ߣߒߡ‫ޔ‬
὾⚿ᢝ᧼ߩ⴫㕙ᒻ⁁߇⠨߃ࠄࠇࠆߚ߼‫ޔ‬
ࡃࠗࡦ࠳⚵ᚑߪࡐ࡝ࡊࡠࡇ࡟ࡦ㧦ࠕࠢ࡝࡞᮸⢽㧦ࡄ
a
࡜ࡈࠖࡦࡢ࠶ࠢࠬ㧦ࠬ࠹ࠕ࡝ࡦ㉄=30:40:29:1(mass%)
34.0
17.0
0.0
0.0
㱘m
42.0
21.0
0.0
0.0
㱘m
51.2
102.4
153.6
204.8
0.0
256.0
㱘m
VKOG
VKOGU
27.0
13.5
0.0
0.0
㱘m
VKOGU
0QVITKPFKPI
51.2
153.6
204.8
0.0
256.0
㱘m
)TKPFKPI
128.0
96.0
64.0
32.0
51.2
102.4
153.6
204.8
㱘m
b
33.0
16.5
0.0
0.0
㱘m
102.4
VKOGU
c
128.0
96.0
64.0
32.0
0.0
256.0
51.2
102.4
153.6
204.8
0.0
256.0
㱘m
128.0
96.0
64.0
32.0
d
128.0
96.0
64.0
32.0
a:ᧂ૶↪ຠ(⎇⏴ߥߒ)‫ ޓ‬c:ᧂಣℂຠ(὾⚿ᓟ)
b:⎇⏴ຠ(⎇⏴ᓟ)‫ޓޓ ޓ‬d:⎇⏴ຠ(὾⚿ᓟ)
࿑ ὾⚿૕ᄖⷰ
࿑ ὾⚿ᢝ᧼⴫㕙ᒻ⁁
⃻ ᯏ᪾᧚ᢱ⑼㐳
‫ޤ࠻࡯ࡁޣ‬
ZrO2
㪏㪌㪇
㪫㪼㫅㫊㫀㫃㪼㩷㫊㫋㫉㪼㫅㪾㫋㪿㩷㩿㪤㪧㪸㪀
Y2O3
㪏㪇㪇
㪎㪌㪇
㪎㪇㪇
٤㧦Not grinding
ٟ㧦Grinding
㪍㪌㪇
㪇
10Ǵ
㪉
㪊
㪋
㪌
㪥㫌㫄㪹㪼㫉㩷㫆㪽㩷㫊㫀㫅㫋㪼㫉㫀㫅㪾
࿑ ὾⚿ᢝ᧼⴫㕙ߩ᳇ሹᒻ⁁
࿑ ὾⚿૕ߩᒁᒛᒝᐲ
㪇㪅㪊㪇
㪈㪋㪅㪇
㪈㪊㪅㪇
㪈㪉㪅㪇
㪇㪅㪉㪌
㪜㫃㫆㫅㪾㪸㫋㫀㫆㫅㩷㩿㩼㪀
㪦㫏㫐㪾㪼㫅㩷㪺㫆㫅㫋㪼㫅㫋㩷㩿㫄㪸㫊㫊㩼㪀
㪈
㪇㪅㪉㪇
㪇㪅㪈㪌
٤㧦Not grinding
ٟ㧦Grinding
㪈㪈㪅㪇
㪈㪇㪅㪇
㪐㪅㪇
㪏㪅㪇
٤㧦Not grinding
ٟ㧦Grinding
㪎㪅㪇
㪍㪅㪇
㪇㪅㪈㪇
㪌㪅㪇
㪇
㪈
㪉
㪊
㪋
㪌
㪇
㪥㫌㫄㪹㪼㫉㩷㫆㪽㩷㫊㫀㫅㫋㪼㫉㫀㫅㪾
㪈
㪉
㪊
㪋
㪌
㪥㫌㫄㪹㪼㫉㩷㫆㪽㩷㫊㫀㫅㫋㪼㫉㫀㫅㪾
࿑ ὾⚿૕ߩ㉄⚛㊂
࿑ ὾⚿૕ߩિ߮
὾⚿ᢝ᧼ߩ⴫㕙ᒻ⁁ࠍ࿑ 2 ߦ␜ߔ‫↪૶ᧂޕ‬ຠߦߪ‫ޔ‬
޽ߞߡ߽‫⚛㉄ޔ‬㊂߇ 0.25mass%એਅߦᛥ߃ࠄࠇߡ߅
ዊߐߥ᳇ሹߣߣ߽ߦ‫ޔ‬᏷ 50Ǵm ⒟ᐲ‫ޔ‬ᷓߐ 20Ǵm
ࠅ‫⋧ޔ‬ኻኒᐲ 98%એ਄‫ޔ‬ᒁᒛᒝᐲ 800MPa ⒟ᐲ‫ޔ‬િ
⒟ᐲߩ᳇ሹ߇ሽ࿷ߒ‫ᧂޔ‬ಣℂຠ(὾⚿ᓟ)ߦߪ὾⚿૕
߮ 11%એ਄ߩᯏ᪾⊛․ᕈࠍ᦭ߒߡ޿ࠆߎߣ߆ࠄ‫ޔ‬὾
ߦઃ⌕ߒ‫ޔ‬ขࠅ㒰߆ࠇߚㇱ૏㧔⎕✢ߢ࿐߹ࠇߚㇱ૏㧦
⚿૕ߦ⊒↢ߒߚࡃ࡝⁁ߩઃ⌕‛ߪ‫ޔ‬὾⚿૕ߩᯏ᪾⊛
᏷ 110Ǵm ⒟ᐲ‫ޔ‬ᷓߐ 25Ǵm ⒟ᐲ㧕߇⷗ࠄࠇࠆ‫৻ޕ‬
․ᕈߦᓇ㗀ࠍ෸߷ߐߥ޿ߎߣ߇ࠊ߆ࠆ‫ޕ‬
ᣇ‫⏴⎇ޔ‬ຠߢߪ‫ޔ‬᏷ 30~40Ǵm ⒟ᐲ‫ޔ‬ᷓߐ 10~15Ǵm
䋴.
⚿⸒
⒟ᐲߩᲑᏅ߇⷗ࠄࠇࠆ‫↪૶ᧂޕ‬ຠ߿ᧂಣℂຠߪ‫⎇ޔ‬
MIM ߦߡ Ti-6Al-4V ว㊄὾⚿૕ࠍ૞⵾ߔࠆ㓙ߦ‫ޔ‬
⏴ຠߣᲧߴߡ‫ޔ‬὾⚿ᢝ᧼⴫㕙ߩಳಲ߇ᄢ߈ߊ‫ޔ‬㊄ዻ
ౣ೑↪ߒߚ Y2O3 ὾⚿ᢝ᧼਄߿‫ޔ‬㜞᷷ߢ὾⚿ߒߚߣ
☳ᧃ߇ᒁߞដ߆ࠅᤃ޿⁁ᘒߢ޽ࠆ‫ޔߛߚޕ‬࿑ 3 ߦ␜
߈ߦ὾⚿૕ߦ⊒↢ߔࠆࡃ࡝⁁ߩઃ⌕‛ߦߟ޿ߡᬌ⸛
ߔ Y2O3 ὾⚿ᢝ᧼ߣ ZrO2 ὾⚿ᢝ᧼(ߣ߽ߦᧂ૶↪ຠ)
ࠍⴕߞߚ⚿ᨐ‫ޔ‬એਅߩߎߣࠍᓧߚ‫ޕ‬
ߩ⴫㕙ⷰኤ߆ࠄ‫ޔ‬ZrO2 ὾⚿ᢝ᧼ߦ߽‫⴫ޔ‬㕙ߦᄙߊߩ
(1) Y2O3 ὾⚿ᢝ᧼ࠍౣ೑↪ߔࠆ႐ว‫ޔ‬὾⚿ᓟߦ⎇⏴
᳇ሹ߇ሽ࿷ߒߡ޿ࠆߎߣ߇ࠊ߆ࠆ߇‫⎇ߩߢ߹ࠇߎޔ‬
ߔࠇ߫‫ޔ‬὾⚿૕ߩࡃ࡝⁁ߩઃ⌕‛ߪ⊒↢ߒߥ޿‫ޕ‬
ⓥߢ ZrO2 ὾⚿ᢝ᧼ࠍ↪޿ߚ႐วߦߪࡃ࡝⁁ߩઃ⌕
(2) ὾⚿ᢝ᧼⴫㕙ߩᒻ⁁߇‫ߩ⁁࡝ࡃޔ‬ઃ⌕‛⊒↢ߦ
‛ߪⷰኤߐࠇߡ޿ߥ޿‫ޕ‬એ਄ߩߎߣ߆ࠄ‫ޔ‬὾⚿ᢝ᧼
෸߷ߔᓇ㗀ߪዊߐ޿‫ޕ‬
⴫㕙ߩᒻ⁁߇ࡃ࡝⁁ߩઃ⌕‛⊒↢ߦ෸߷ߔᓇ㗀ߪዊ
(3) ࡃ࡝⁁ߩઃ⌕‛ߩ᦭ήߪ὾⚿૕ߩᯏ᪾⊛․ᕈߦ
ߐ޿߽ߩߣ⠨߃ࠆ‫ⷐߩઁߩߘޕ‬࿃ߣߒߡߪ‫ޔ‬὾⚿ᢝ
ᓇ㗀ࠍ෸߷ߐߥ޿‫ޕ‬
᧼ߩᚑಽ߇὾⚿ਛߦᵴᕈߥ Ti ☳ᧃߣ෻ᔕߒ‫ޔ‬෼❗ࠍ
㒖ኂߐࠇߚ Ti ☳ᧃ߇ࡃ࡝⁁ߩઃ⌕‛ߣߥߞߚߣផ
ෳ⠨ᢥ₂
ኤߐࠇ‫੹ޔ‬ᓟ‫ࠆߥᦝޔ‬ᬌ⸛߇ᔅⷐߢ޽ࠆ‫ޕ‬
㧝㧕ᬀ᧻ବ᣿ઁ㧦὾⚿ᢝ᧼ౣ೑↪ߦࠃࠆ Ti-6Al-4V
ᰴߦ‫ߩ⁁࡝ࡃߚߒ↢⊒ޔ‬ઃ⌕‛߇὾⚿૕ߩᯏ᪾⊛
ว㊄὾⚿૕ߩᯏ᪾⊛․ᕈߦ෸߷ߔᓇ㗀㧘㕒ጟ⋵
․ᕈ߳෸߷ߔᓇ㗀ߦߟ޿ߡᬌ⸛ߒߚ‫ޕ‬࿑ 4~6 ߦ὾⚿
ᵿ᧻Ꮏᬺᛛⴚ࠮ࡦ࠲࡯⎇ⓥႎ๔ᦠ㧘16㧘
૕ߩ㉄⚛㊂‫ޔ‬ᒁᒛᒝᐲ‫ޔ‬િ߮ࠍ␜ߔ‫ᧂޕ‬ಣℂຠߣ⎇
39-44(2006)
⏴ຠࠍ↪޿ߡ૞⵾ߒߚ὾⚿૕ߪ‫ޔ‬ౣ೑↪ߒߚ߽ߩߢ