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JPH06100973A - Tungsten alloy having fine crystal grains and method for producing the same - Google Patents

Tungsten alloy having fine crystal grains and method for producing the same

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Publication number
JPH06100973A
JPH06100973A JP4275309A JP27530992A JPH06100973A JP H06100973 A JPH06100973 A JP H06100973A JP 4275309 A JP4275309 A JP 4275309A JP 27530992 A JP27530992 A JP 27530992A JP H06100973 A JPH06100973 A JP H06100973A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
tungsten alloy
powder
crystal grains
fine crystal
mechanical alloying
Prior art date
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Granted
Application number
JP4275309A
Other languages
Japanese (ja)
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JP3252481B2 (en
Inventor
Noboru Uenishi
昇 上西
Yoshinobu Takeda
義信 武田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
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Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP27530992A priority Critical patent/JP3252481B2/en
Publication of JPH06100973A publication Critical patent/JPH06100973A/en
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Publication of JP3252481B2 publication Critical patent/JP3252481B2/en
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 微細な結晶組織を有し、強度や靭性に優れる
と同時に延性にも優れ、且つこれらの特性のバラツキが
少ないタングステン合金を提供する。 【構成】 Ni及び50〜99重量%のWを主成分と
し、不純物であるFeの含有量が3重量%以下であり、
NiとWを主成分とする微細なマトリックス相と、平均
結晶粒径7μm以下の球面体状又は楕円体状のW粒子と
からなるタングステン合金。このタングステン合金は、
不純物であるFeの混入を意識的に抑えてメカニカルア
ロイングと押出加工を行う固相焼結法により製造され
る。
(57) [Summary] [Object] To provide a tungsten alloy having a fine crystal structure, excellent strength and toughness and at the same time excellent ductility, and having little variation in these properties. [Structure] Ni and 50 to 99% by weight of W are main components, and the content of Fe as an impurity is 3% by weight or less,
A tungsten alloy comprising a fine matrix phase containing Ni and W as main components and spherical or ellipsoidal W particles having an average crystal grain size of 7 μm or less. This tungsten alloy is
It is manufactured by a solid-phase sintering method in which mechanical alloying and extrusion are performed while intentionally suppressing the inclusion of Fe, which is an impurity.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、タングステン(W)を主
成分とする合金に関し、特に固相焼結法により作製され
た強度と延性に優れ且つそのバラツキの小さいタングス
テン合金、及びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an alloy containing tungsten (W) as a main component, and in particular, a tungsten alloy produced by a solid-phase sintering method, which has excellent strength and ductility and has small variations, and a method for producing the same. Regarding

【0002】[0002]

【従来の技術】Wを主成分とする合金、特に90重量%
以上のWとNi、Fe、Cr、Re、Cu等を含むヘビ
ーメタルは、バランサー材料等の高比重を生かした材料
や、放射線の遮蔽材等として利用されている。
2. Description of the Related Art Alloys containing W as a main component, especially 90% by weight
The heavy metal containing W and Ni, Fe, Cr, Re, Cu, etc. as described above is used as a material such as a balancer material that makes use of high specific gravity and as a radiation shielding material.

【0003】かかるタングステン合金は、Wを含むため
に従来から焼結法により製造されてきた。典型的には、
W粉末とNi及び/又はFe粉末等を混合し、混合粉末
の成形体を水素雰囲気中において1400℃以上で焼結
する。この方法はいわゆる液相焼結法であり、Wより融
点の低いNiとFeが合金化して液相を生じ、この液相
がW粒子間にくまなく行き渡ることによって、W粒子の
周囲をNi、Fe、W等からなるマトリックス相が均一
に存在する組織となり、99%以上の密度を有する焼結
合金が得られる。
Since such a tungsten alloy contains W, it has been conventionally manufactured by a sintering method. Typically,
W powder and Ni and / or Fe powder and the like are mixed, and a molded body of the mixed powder is sintered at 1400 ° C. or higher in a hydrogen atmosphere. This method is a so-called liquid phase sintering method, in which Ni and Fe having a lower melting point than W are alloyed with each other to form a liquid phase, and the liquid phase is spread all over the W particles to form Ni around the W particles, A structure in which a matrix phase composed of Fe, W, etc. is uniformly present, and a sintered alloy having a density of 99% or more is obtained.

【0004】この様に従来のタングステン合金は液相焼
結法により製造されるため、液相焼結過程においてW粒
子のオストワルド成長が避けられなかった。その結果、
W原料粉末の粒径が数μmであっても、オストワルド成
長によってW粒子の大きさは約50μm程度にまで異常
成長してしまう。従って、従来のタングステン合金は結
晶組織が粗く、強度並びに靭性に劣っていた。
As described above, since the conventional tungsten alloy is manufactured by the liquid phase sintering method, the Ostwald growth of W particles cannot be avoided in the liquid phase sintering process. as a result,
Even if the particle size of the W raw material powder is several μm, the W particle size abnormally grows up to about 50 μm due to Ostwald ripening. Therefore, the conventional tungsten alloy has a rough crystal structure and is inferior in strength and toughness.

【0005】一方、液相焼結法によらずタングステン合
金を製造することも考えられる。即ち、焼結過程におい
て液相の生じない固相焼結法による製造が考えられる
が、従来の固相焼結法ではマトリックス相の形成が不十
分であり、マトリックス相がW粒子の周りを十分に取り
囲むことができないため、優れた機械的特性を有するタ
ングステン合金を得ることが困難であり、特に延性に劣
るタングステン合金しか得られなかった。
On the other hand, it may be considered to manufacture a tungsten alloy without using the liquid phase sintering method. That is, it is possible to manufacture by a solid-phase sintering method in which a liquid phase does not occur in the sintering process, but the conventional solid-phase sintering method does not sufficiently form the matrix phase, and the matrix phase can sufficiently surround the W particles. Therefore, it is difficult to obtain a tungsten alloy having excellent mechanical properties, and only a tungsten alloy having poor ductility can be obtained.

【0006】特公平2−24882号公報には、Niや
Fe等のマトリックス相を形成する金属がW粒子の周囲
を包んだ予合金粉末を用いて、固相焼結することが記載
されている。しかし、このような予合金粉末は、球面体
状ではなく多角形状となるためW粒子同士の近接性(コ
ンティギュイティ)が高く、従って得られるタングステ
ン合金は特に延性に劣る傾向がある。これを回避するた
めには、特開昭61−104002号公報に記載のごと
く、非常に短い時間だけ液相を生じさせることが必要で
あるが、この方法は実験室的には可能であっても工業的
規模で実施することは極めて困難である。
Japanese Patent Publication No. 2-24882 describes that solid-phase sintering is performed by using a prealloy powder in which a metal forming a matrix phase such as Ni or Fe is wrapped around W particles. . However, since such a prealloyed powder has a polygonal shape instead of a spherical body shape, the W particles have a high degree of proximity (continuity), and thus the obtained tungsten alloy tends to be particularly inferior in ductility. In order to avoid this, as described in JP-A-61-104002, it is necessary to generate a liquid phase for a very short time, but this method is possible in a laboratory. Is extremely difficult to implement on an industrial scale.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】この様な従来の事情か
ら、本発明者らは、W粒子が異常成長する液相焼結法に
よることなく、基本的に固相焼結法を用いて、機械的特
性に優れたタングステン合金を製造することを提案した
(特願平3−163172号参照)。
From such conventional circumstances, the inventors of the present invention basically use the solid phase sintering method instead of the liquid phase sintering method in which W particles grow abnormally. It has been proposed to produce a tungsten alloy having excellent mechanical properties (see Japanese Patent Application No. 3-163172).

【0008】上記方法は、メカニカルアロイング工程と
固相焼結工程を組み合わせた方法であり、メカニカルア
ロイングによりW元素をNiやFe中に過飽和に複合化
させ、さらにメカニカルアロイングにより増進させられ
た拡散現象を利用して、W粒子を固相状態でオストワル
ド成長させるものである。従って、W粒子の不必要な成
長が抑制される結果、W粒子が微細な球面体状で且つW
粒子同士の近接性が低くなり、強度や靭性に優れたタン
グステン合金を得ることができる。
The above method is a method in which a mechanical alloying step and a solid phase sintering step are combined, and the W element is supersaturated in Ni or Fe by mechanical alloying and further promoted by mechanical alloying. By utilizing this diffusion phenomenon, W particles are grown in Ostwald in a solid state. Therefore, as a result of suppressing unnecessary growth of the W particles, the W particles have a fine spherical body shape and W
The proximity of particles to each other is lowered, and a tungsten alloy having excellent strength and toughness can be obtained.

【0009】しかしながら、上記方法により得られるタ
ングステン合金は延性が良好とは言えず、且つ延性のバ
ラツキが大きいと言う欠点があった。この傾向はW濃度
が高い合金ほど大きく、特にW濃度が90重量%以上に
なると延性のバラツキが極めて大きくなるばかりか、強
度まで低下することが多かった。
However, the tungsten alloy obtained by the above method has a drawback in that it cannot be said that the ductility is good and that the ductility varies greatly. This tendency is greater for alloys having a higher W concentration, and particularly when the W concentration is 90% by weight or more, not only the ductility becomes extremely large, but also the strength often decreases.

【0010】そこで本発明は、上記方法により得られる
タングステン合金の欠点を改良し、強度や靭性に優れる
と同時に延性にも優れたタングステン合金を提供するこ
とを目的とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to improve the drawbacks of the tungsten alloy obtained by the above method and to provide a tungsten alloy having excellent strength and toughness as well as excellent ductility.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明が提案するタングステン合金は、Ni及び5
0〜99重量%のWを主成分とし、不純物であるFeの
含有量が3重量%以下であり、NiとWを主成分とする
マトリックス相と、平均結晶粒径7μm以下の球面体状
のW粒子とからなることを特徴とする、微細結晶粒を有
するタングステン合金である。
In order to achieve the above object, the tungsten alloy proposed by the present invention comprises Ni and 5
0 to 99% by weight of W as a main component, Fe as an impurity content of 3% by weight or less, a matrix phase of Ni and W as main components, and a spherical body having an average crystal grain size of 7 μm or less It is a tungsten alloy having fine crystal grains, characterized by comprising W particles.

【0012】又、本発明の微細結晶粒を有するタングス
テン合金の製造方法は、(a) 純W粉末と純Ni粉末又
は純W粉末とW−Ni合金粉末を、Wが50〜99重量
%となる組成に配合した後、均一に混合する工程と、
(b) 得られた混合粉末を、不純ガス成分が500pp
m以下の不活性ガス中又は真空中において80℃以下の
温度にて、不純物であるFe濃度が3重量%以下となる
条件でメカニカルアロイングを行う工程と、(c) 得ら
れたメカニカルアロイング粉末を、真空中において30
0〜1430℃の温度で容器中に封入する工程と、(d)
容器中に封入されたメカニカルアロイング粉末を、8
00〜1430℃の温度にて押出比2以上の条件で熱間
押出する工程、とを含むことを特徴とする。
The method for producing a tungsten alloy having fine crystal grains according to the present invention comprises: (a) pure W powder and pure Ni powder, or pure W powder and W-Ni alloy powder, wherein W is 50 to 99% by weight. After blending to a composition of
(b) The obtained mixed powder contains 500 pp of impure gas component.
a step of performing mechanical alloying in an inert gas of m or less or in a vacuum at a temperature of 80 ° C. or less under the condition that the Fe concentration as an impurity is 3% by weight or less, and (c) the obtained mechanical alloying Powder in vacuum at 30
Encapsulating in a container at a temperature of 0 to 1430 ° C., (d)
The mechanical alloying powder enclosed in the container is
Hot extrusion at a extrusion ratio of 2 or more at a temperature of 00 to 1430 ° C.

【0013】[0013]

【作用】タングステン合金の機械的特性、特に延性を低
下させる原因について検討を重ねた結果、FeとWの金
属間化合物であるFe76やFeWO4の存在が大きく
影響し、NiとWの金属間化合物であるNi4Wは何ら
妨げとならないことを見いだした。又、Ni4Wには規
則格子と不規則格子が存在するが、そのどちらであって
も又それらの複合した状態(この場合多くは、一方が他
方の析出物として存在する、例えば規則格子の粒子が不
規則格子相中に析出する)であっても、機械的特性には
悪影響を及ぼさないことが判った。
[Function] As a result of repeated studies on the cause of lowering the mechanical properties of the tungsten alloy, particularly the ductility, the presence of Fe 7 W 6 and FeWO 4 which are intermetallic compounds of Fe and W has a great influence, and It has been found that Ni 4 W, which is an intermetallic compound, does not hinder anything. In addition, Ni 4 W has an ordered lattice and an irregular lattice, and in both of them, a composite state of them (in many cases, one exists as a precipitate of the other, for example, an ordered lattice). It was found that even if the grains precipitate in the disordered lattice phase), the mechanical properties are not adversely affected.

【0014】従来から通常行われている方法では、Fe
を含まない原料粉末を用いた場合であっても、アトライ
ターやボールミル等のメカニカルアロイング装置の殆ど
はSUS等のFe合金で作製されているから、通常のメ
カニカルアロイングを行うとFeが必ず不純物として混
入され、このFeが加熱時にFe76等の金属間化合物
となって合金の機械的特性を低下させるのである。
In the conventional method, Fe is usually used.
Even if a raw material powder not containing is used, most mechanical alloying devices such as attritors and ball mills are made of Fe alloys such as SUS, so that Fe is inevitable when ordinary mechanical alloying is performed. It is mixed in as an impurity, and this Fe becomes an intermetallic compound such as Fe 7 W 6 when heated and deteriorates the mechanical properties of the alloy.

【0015】そこで本発明においては、Fe76の存在
を無くし又は極力減少させるため、液相焼結法では液相
生成のために不可欠とされていたFeを必須成分とせ
ず、しかもメカニカルアロイング工程では汚染成分とし
てのFeの混入を意識的に避ける必要がある。即ち、本
発明者らの研究によれば、Fe76が合金の5重量%未
満であれば延性等の機械的特性に悪影響を与えることが
なく、そのためにはメカニカルアロイング工程による汚
染を含めFeの含有量を全体の3重量%以下に抑えるこ
とが不可欠であること、理想的には重量でFeをNiの
1/100以下とするのが有効であることが判った。
Therefore, in the present invention, in order to eliminate or reduce the presence of Fe 7 W 6 as much as possible, Fe, which was indispensable for liquid phase formation in the liquid phase sintering method, is not used as an essential component, and the mechanical alloy is used. In the ing process, it is necessary to intentionally avoid mixing Fe as a pollutant. That is, according to the study by the present inventors, if Fe 7 W 6 is less than 5% by weight of the alloy, it does not adversely affect the mechanical properties such as ductility, and therefore the contamination by the mechanical alloying step is required. It has been found that it is indispensable to suppress the content of Fe to 3% by weight or less of the whole, and ideally, it is effective to set Fe to 1/100 or less of Ni by weight.

【0016】この様に、Feの含有量を3重量%以下に
抑えた本発明のタングステン合金では、Niが粘い元素
で圧着力があるためメカニカルアロイングが行い易く且
つ延性の改善に伴って押出性にも優れる結果、Wの含有
量を99重量%まで増やすことが可能となった。又、合
金のマトリックス相の組成が75〜85原子%のNi
と、15〜25原子%のWと3原子%以下のFeとから
なり、この組成範囲のマトリックス相は主にNiとWの
金属間化合物Ni4Wを含むものである。このNi4Wは
通常5体積%以上含まれ、しかも規則格子と不規則格子
が存在するが、合金の機械的特性に影響を及ぼさないこ
とが明らかになった。
As described above, in the tungsten alloy of the present invention in which the Fe content is suppressed to 3% by weight or less, Ni is a viscous element and has a crimping force, so that mechanical alloying is easily performed and ductility is improved. As a result of excellent extrudability, it became possible to increase the W content up to 99% by weight. Further, the composition of the matrix phase of the alloy is 75 to 85 atomic% of Ni.
And 15 to 25 atomic% of W and 3 atomic% or less of Fe, and the matrix phase in this composition range mainly contains the intermetallic compound Ni 4 W of Ni and W. It was revealed that Ni 4 W is usually contained in an amount of 5% by volume or more, and there is an ordered lattice and an irregular lattice, but it does not affect the mechanical properties of the alloy.

【0017】又、本発明のタングステン合金は、下記す
るように温度制御したメカニカルアロイングや押出によ
る固相焼結を経て製造されるので微細な結晶構造が得ら
れ、W粒子が球面体状で平均結晶粒径が7μm以下とな
るうえ、Ni及びWを主成分とするマトリックス相も極
めて微細となり、例えば平均結晶粒径が4μm以下とな
る。
Since the tungsten alloy of the present invention is manufactured through solid phase sintering by temperature controlled mechanical alloying and extrusion as described below, a fine crystal structure is obtained and W particles are spherical. The average crystal grain size is 7 μm or less, and the matrix phase containing Ni and W as the main components is also extremely fine, for example, the average crystal grain size is 4 μm or less.

【0018】その結果、本発明のタングステン合金は、
上記したごとく延性の低下を防止できるだけでなく、1
60kg/mm2程度以上の優れた強度が得らる。これ
に対し、固相焼結によりW粒子を微細にしても、液相の
生じる温度まで加熱した場合には、マトリックス相の結
晶粒径が大きくなって強度が110kg/mm2程度に
留まり、W粒子と同様にマトリックス相の結晶が微細で
あることが強度の向上にとって重要であることが判っ
た。
As a result, the tungsten alloy of the present invention is
As described above, not only can ductility be prevented from decreasing, but
An excellent strength of about 60 kg / mm 2 or more is obtained. On the other hand, even if W particles are finely divided by solid phase sintering, when heated to a temperature at which a liquid phase occurs, the crystal grain size of the matrix phase increases and the strength remains around 110 kg / mm 2. It has been found that, as with the particles, that the crystal of the matrix phase is fine, which is important for improving the strength.

【0019】次に、本発明方法について説明する。原料
粉末は、純W粉末と純Ni粉末又は純W粉末とW−Ni
合金粉末を使用し、Fe粉末は使用しない。これらの原
料粉末をWが50〜99重量%となる組成に配合する
が、W濃度が99重量%を越えるとメカニカルアロイン
グ時に粉砕効果ばかりが強くなり、良好な複合状態を得
難くなる。特にW−Ni合金粉末を使用すれば、メカニ
カルアロイングを行いにくいW粉末を少なくすることが
できる。
Next, the method of the present invention will be described. The raw material powders are pure W powder and pure Ni powder or pure W powder and W-Ni.
The alloy powder is used, and the Fe powder is not used. These raw material powders are mixed in a composition such that the W content is 50 to 99% by weight. However, if the W concentration exceeds 99% by weight, only the crushing effect becomes strong during mechanical alloying, and it becomes difficult to obtain a good composite state. In particular, if W-Ni alloy powder is used, the amount of W powder that is difficult to mechanically alloy can be reduced.

【0020】上記のごとく配合し、均一に混合された混
合粉末は、メカニカルアロイングにより複合化される。
ただし、Wは金属間化合物を作り易いので、有害なFe
76等を生成しないように、まず第1に不純物であるF
eの混入を3重量%以下に抑制してメカニカルアロイン
グすることが重要である。その為には、ボールの大きさ
及び量、ボールと粉末の比や処理容器の容量、処理雰囲
気、処理温度、及び回転数等の制御が必要であり、特に
ボール及び処理容器をNi又はNi合金製にすることが
有効である。
The mixed powders which are blended and uniformly mixed as described above are compounded by mechanical alloying.
However, since W easily forms an intermetallic compound, it is harmful to Fe.
First of all, F which is an impurity so as not to generate 7 W 6 etc.
It is important that mechanical alloying is performed while suppressing the mixture of e to 3% by weight or less. For that purpose, it is necessary to control the size and amount of the balls, the ratio of the balls to the powder, the volume of the processing container, the processing atmosphere, the processing temperature, the number of revolutions, and the like. It is effective to make it.

【0021】処理雰囲気としては、不純ガス成分が50
0ppm以下、好ましくは50ppm以下の不活性ガス
中又は真空とし、両雰囲気を交互に使っても良い。又、
処理温度は80℃を越えると粉末が容器内部に付着する
ため、80℃を上限とする。処理温度が高い場合や、雰
囲気中の酸素等の不純物濃度が高い場合には、有害な金
属間化合物が生成しやすくなるのに加えて、その生成に
より粉末の延性が低下するので粉砕作用だけが強くな
り、メカニカルアロイング現象が起こりにくくなる。
As the processing atmosphere, the impure gas component is 50
Both atmospheres may be used alternately, in an inert gas of 0 ppm or less, preferably 50 ppm or less, or in a vacuum. or,
When the treatment temperature exceeds 80 ° C, the powder adheres to the inside of the container, so the upper limit is 80 ° C. If the treatment temperature is high or the concentration of impurities such as oxygen in the atmosphere is high, harmful intermetallic compounds are likely to be produced, and the ductility of the powder is reduced due to the formation, so that only the pulverizing action is required. It becomes stronger and the mechanical alloying phenomenon is less likely to occur.

【0022】得られたメカニカルアロイング粉末は、不
純物として酸素成分を含んでいるのが通常であるから、
これを取り除き後の焼結現象を起こり易くするために、
水素ガス中又は真空中において800〜1430℃で熱
処理することが好ましい。通常は水素ガス中での加熱に
より還元を行った後に真空中で加熱するが、酸素等の不
純物濃度を低く抑えた場合にはこれらの熱処理を行わな
くても良いし、次の容器への封入工程での加熱をもって
代用することも可能である。尚、上記熱処理及び次の容
器への封入は、メカニカルアロイング粉末を冷間又は熱
間で成形した後におこなっても良い。
Since the mechanical alloying powder obtained usually contains an oxygen component as an impurity,
In order to facilitate the sintering phenomenon after removing this,
It is preferable to perform heat treatment at 800 to 1430 ° C. in hydrogen gas or vacuum. Normally, heating is performed in hydrogen gas after reduction, and then heating is performed in vacuum.However, if the concentration of impurities such as oxygen is suppressed to a low level, these heat treatments do not have to be performed, and they are sealed in the next container. It is also possible to substitute heating in the process. The heat treatment and the subsequent encapsulation in a container may be performed after the mechanical alloying powder is cold or hot formed.

【0023】上記熱処理の温度は800℃未満では効果
がないが、1430℃を越えると組織が粗大化するので
避けるべきである。即ち、温度が1000℃を越えると
W粒子のオストワルド成長が起こり易くなり、W粒子が
球面体状になるが、1440℃以上の液相生成温度にな
るとマトリックス相の平均結晶粒径が4μmを越え、合
金の強度が低下してしまうので、上限温度を1430℃
とした。
If the temperature of the heat treatment is less than 800 ° C., it is not effective, but if it exceeds 1430 ° C., the structure becomes coarse and should be avoided. That is, when the temperature exceeds 1000 ° C., Ostwald growth of W particles is likely to occur and the W particles become spherical, but when the liquid phase generation temperature of 1440 ° C. or higher, the average crystal grain size of the matrix phase exceeds 4 μm. , The strength of the alloy will decrease, so the maximum temperature is 1430 ° C.
And

【0024】次に、メカニカルアロイング粉末は真空中
において容器に充填され、封止される。容器の封止前に
全体を300〜1430℃の温度に加熱して、吸着成分
を取り除くことが望ましい。尚、容器への封入後にメカ
ニカルアロイング粉末を熱間成形するか、又は封入前に
メカニカルアロイング粉末を冷間成形しても良い。容器
中に封入されたメカニカルアロイング粉末は、800〜
1430℃の温度にて押出比2以上の条件で熱間押出さ
れる。この封入工程及び押出工程において、上記下限温
度未満では脱ガスの効果が得られなかったり押出が不可
能であったりするが、上限温度は前記熱処理工程の場合
と同様にマトリックス相の微細結晶組織を得るため14
30℃とする。
Next, the mechanical alloying powder is filled in a container in a vacuum and sealed. It is desirable to remove the adsorbed components by heating the whole to a temperature of 300 to 1430 ° C. before sealing the container. The mechanical alloying powder may be hot-molded after being sealed in the container, or the mechanical alloying powder may be cold-molded before being sealed. The mechanical alloying powder enclosed in the container is 800-
Hot extrusion is performed at a temperature of 1430 ° C. and an extrusion ratio of 2 or more. In this encapsulation step and extrusion step, the effect of degassing may not be obtained or extrusion may not be possible if the temperature is lower than the lower limit temperature, but the upper limit temperature is the same as in the case of the heat treatment step. To get 14
Set to 30 ° C.

【0025】又、Feを含む従来のタングステン合金で
は押出比を10以上にしないと粉末同士の十分な接合力
が得られないが、Feを3重量%以下に抑えた本発明で
は押出比が10より小さくても良好な延性並びに強度を
得ることができ、特にメカニカルアロイング粉末を予め
成形固化した場合には押出比を2まで小さくできる。し
かし、押出比が2未満では十分に緻密な押出材が得られ
ない。又、押出比が大きくなると割れが発生しやすい
が、押出前に容器に封入した粉末を熱間静水圧成形(H
IP)処理すると、割れの防止に有効である。
Further, in the conventional tungsten alloy containing Fe, a sufficient bonding force between powders cannot be obtained unless the extrusion ratio is 10 or more, but in the present invention in which Fe is suppressed to 3% by weight or less, the extrusion ratio is 10%. Even if it is smaller, good ductility and strength can be obtained, and particularly when the mechanical alloying powder is previously molded and solidified, the extrusion ratio can be reduced to 2. However, if the extrusion ratio is less than 2, a sufficiently dense extruded material cannot be obtained. Also, cracking tends to occur when the extrusion ratio becomes large, but the powder sealed in the container before extrusion is subjected to hot isostatic pressing (H
IP) treatment is effective in preventing cracking.

【0026】かかる押出工程により得られるタングステ
ン合金では、W粒子とマトリックス相が極めて微細な結
晶組織となるうえ、図1及び図2に示すごとくW粒子は
多角形状ではなく、隣あうW粒子が接する部分以外は基
本的に球面体状となる。しかし、押出比等の条件によっ
ては、押出材の外周部等で球面体状のW粒子が押出方向
に引き伸ばされ、図3に示すごとく短軸が7μm以下で
アスペクト比が2以上の楕円体状となる場合がある。W
粒子が球面体状となることにより達成される優れた機械
的特性は、W粒子が楕円体状に変形しても影響されな
い。しかし硬度については、W粒子が球面体状の場合は
マイクロビッカース硬度300台であるのに対し、楕円
体状となることで400台まで硬度が高くなることがあ
る。
In the tungsten alloy obtained by such an extrusion process, the W particles and the matrix phase have an extremely fine crystal structure, and the W particles are not in a polygonal shape as shown in FIGS. 1 and 2, but the adjacent W particles are in contact with each other. Except for the part, it is basically spherical. However, depending on the conditions such as the extrusion ratio, spherical W particles are stretched in the extrusion direction at the outer peripheral portion of the extruded material, and as shown in FIG. May be W
The excellent mechanical properties achieved by making the particles spherical are unaffected by the deformation of the W particles into an ellipsoid. However, regarding the hardness, when the W particles have a spherical body shape, the micro Vickers hardness is 300 units, whereas when the W particles have an ellipsoidal shape, the hardness may increase to 400 units.

【0027】かくして得られた押出材は、必要に応じ
て、機械的特性を更に向上させるために焼鈍することが
できる。焼鈍条件は、温度が700℃以上、好ましくは
900℃以上であり、時間が10分間以上とする。ただ
し、焼鈍温度が1350℃を越えると組織が粗大化し易
いので、1350℃を上限とする。又、焼鈍温度からの
冷却速度は、700℃まで14℃/分以上の急速冷却と
することが、優れた延性を保持するうえで好ましいこと
が判った。
The extruded material thus obtained can be annealed, if necessary, in order to further improve the mechanical properties. The annealing conditions include a temperature of 700 ° C. or higher, preferably 900 ° C. or higher, and a time of 10 minutes or longer. However, if the annealing temperature exceeds 1350 ° C., the structure tends to coarsen, so the upper limit is 1350 ° C. Further, it has been found that the cooling rate from the annealing temperature is preferably a rapid cooling rate of 14 ° C./minute or more up to 700 ° C. in order to maintain excellent ductility.

【0028】尚、本発明のタングステン合金は、従来の
ヘビーメタルないしタングステン合金と同様に、Re、
Co、Cr、Mo、Cu等の元素(Feを除く)を添加
したり、鍛造やスェージング等の後加工を施すことによ
って、合金を強化し機械的特性を改善することができ
る。例えば、Reの添加により、合金は硬化され、強度
が上昇し、固溶強化も期待できる。
The tungsten alloy of the present invention is similar to the conventional heavy metal or tungsten alloy in that Re,
By adding elements such as Co, Cr, Mo, and Cu (excluding Fe), or performing post-processing such as forging and swaging, it is possible to strengthen the alloy and improve the mechanical properties. For example, by adding Re, the alloy is hardened, the strength is increased, and solid solution strengthening can be expected.

【0029】[0029]

【実施例】実施例1 純W粉末と純Ni粉末とを、W:Niの重量比が9:1
となるように配合した後、ボールミルを用いてArガス
雰囲気中で30分間混合した。得られた混合粉末2kg
をSUS304製のアトライターに移し、酸素濃度を8
0ppm以下となるように保ったArガス雰囲気中にお
いて、200回転/分の回転数にて平均73℃の温度で
メカニカルアロイングを実施した。このメカニカルアロ
イングの処理時間を変え、条件1では処理時間を10時
間及び条件2は処理時間を40時間とした。
Example 1 Pure W powder and pure Ni powder were mixed in a W: Ni weight ratio of 9: 1.
After being blended so as to achieve the following, they were mixed for 30 minutes in an Ar gas atmosphere using a ball mill. 2 kg of the obtained mixed powder
To a SUS304 attritor and adjust the oxygen concentration to 8
Mechanical alloying was carried out in an Ar gas atmosphere maintained at 0 ppm or less at a rotation speed of 200 rotations / minute at an average temperature of 73 ° C. The processing time of this mechanical alloying was changed so that the processing time was 10 hours under the condition 1 and 40 hours under the condition 2.

【0030】得られたメカニカルアロイング粉末はいず
れも+150メッシュが5%以上存在する粗粉末であ
り、メカニカルアロイングによる圧着作用が十分行われ
たと考えられた。又、光学顕微鏡での観察により、Ni
とWが複合化された状態になっていることが判った。次
に、条件1及び2により得られた各メカニカルアロイン
グ粉末を、真空中において1190℃で2時間熱処理し
た。
The resulting mechanical alloying powders were all coarse powders containing 5% or more of +150 mesh, and it was considered that the mechanical alloying performed a sufficient pressure bonding action. Also, by observation with an optical microscope, Ni
It turns out that and W are in a composite state. Next, each mechanical alloying powder obtained under the conditions 1 and 2 was heat-treated at 1190 ° C. for 2 hours in vacuum.

【0031】その後、条件1によるメカニカルアロイン
グ粉末をX線回折法により分析したところ、Wのピーク
以外に(Ni、Fe)のピークが認められたが、EDX
分析ではWとNiが検出され、Feは検出されなかっ
た。従って、アトライター処理槽内壁から不純物として
若干のFe成分が混入したが、粉末組成は殆どWとNi
から構成され、Fe76は存在しないことが判った。
After that, the mechanical alloying powder under the condition 1 was analyzed by the X-ray diffraction method. As a result, a peak of (Ni, Fe) was observed in addition to the peak of W.
The analysis detected W and Ni, but not Fe. Therefore, a small amount of Fe component was mixed as an impurity from the inner wall of the attritor treatment tank, but the powder composition was almost W and Ni.
It was found that Fe 7 W 6 does not exist.

【0032】一方、条件2によるメカニカルアロイング
粉末では、同様の分析によりFe76が10重量%以上
存在することが判った。又、各粉末中のFeと酸素の濃
度に関しては、化学分析の結果、条件1による粉末では
Feが0.18重量%及び酸素が0.7重量%であり、条
件2による粉末ではFeが3.1重量%及び酸素が0.8
重量%であった。
On the other hand, in the mechanical alloying powder under the condition 2, it was found by the same analysis that 10 wt% or more of Fe 7 W 6 was present. Regarding the concentrations of Fe and oxygen in each powder, as a result of chemical analysis, the powder under the condition 1 had 0.18% by weight of Fe and 0.7% by weight of oxygen, and the powder under the condition 2 had 3% by weight of Fe. 0.1% by weight and 0.8 oxygen
% By weight.

【0033】これらのメカニカルアロイング粉末を、1
-4torrの真空中において500℃で3時間保持し
た後、それぞれ軟鋼容器中に充填して気密封止した。容
器中に封入された各粉末を、1250℃にて押出比12
の条件で熱間押出した。尚、メカニカルアロイングの処
理時間が10時間(条件1)の粉末から得た押出材を試
料1、同40時間(条件2)の粉末から得た押出材を試
料2とした。
1 of these mechanical alloying powders
After holding at 500 ° C. for 3 hours in a vacuum of 0 −4 torr, each was filled in a mild steel container and hermetically sealed. The extrusion ratio of each powder enclosed in the container was 12 at 1250 ° C.
Was hot extruded under the conditions. The extruded material obtained from the powder having the mechanical alloying treatment time of 10 hours (condition 1) was designated as sample 1, and the extruded material obtained from the powder having the mechanical alloying treatment time of 40 hours (condition 2) was designated as sample 2.

【0034】得られた試料1及び2の各押出材を光学顕
微鏡で観察したところ、図1及びその拡大図である図2
に示すごとく球面体状のW粒子がマトリックス相中に均
一に複合化した状態にあり、粒径2.8μm以上のW粒
子は認められず、マトリックス相の結晶粒径は平均で約
1.2μmであった。又、試料1の押出材には割れは認
められなかったが、試料2の押出材には押出方向に対し
て垂直な方向に、長さ5〜10mmの割れが約10mm
のピッチで発生していた。
When the extruded materials of the obtained samples 1 and 2 were observed with an optical microscope, FIG. 1 and its enlarged view of FIG.
As shown in Fig. 2, spherical W particles are uniformly compounded in the matrix phase, W particles with a particle size of 2.8 μm or more are not observed, and the average crystal particle size of the matrix phase is about 1.2 μm. Met. No cracks were observed in the extruded material of Sample 1, but cracks having a length of 5 to 10 mm in the extruded material of Sample 2 were about 10 mm in the direction perpendicular to the extrusion direction.
Occurred at the pitch of.

【0035】次に、試料1及び2の各押出材から断面直
径4mmの試験片を切り出し、常温にて引張試験を行っ
た。その結果、試料1では引張強度が170.2kg/
mm2及び伸びが19.0%であり、試料2では引張強度
が160kg/mm2及び伸びが11%であった。又、
バラツキに関しては、試料1は引張強度で±2%及び伸
びで±5%であり、試料2は引張強度で±5%及び伸び
で±10%であった。
Next, a test piece having a cross-sectional diameter of 4 mm was cut out from each of the extruded materials of Samples 1 and 2 and a tensile test was conducted at room temperature. As a result, Sample 1 has a tensile strength of 170.2 kg /
The mm 2 and the elongation were 19.0%, and in the sample 2, the tensile strength was 160 kg / mm 2 and the elongation was 11%. or,
Regarding the variation, Sample 1 had a tensile strength of ± 2% and elongation of ± 5%, and Sample 2 had a tensile strength of ± 5% and an elongation of ± 10%.

【0036】実施例2 純W粉末と純Ni粉末とを、W:Niの重量比が7:3
となるように配合した後、ボールミルを用いてArガス
雰囲気中で30分間混合した。得られた混合粉末4kg
を別のNi合金製のボールミルに移し、酸素濃度を80
ppm以下となるように保ったArガス雰囲気中におい
て平均80℃の温度で50時間のメカニカルアロイング
を実施した。
Example 2 Pure W powder and pure Ni powder were mixed in a W: Ni weight ratio of 7: 3.
After being blended so as to achieve the following, they were mixed for 30 minutes in an Ar gas atmosphere using a ball mill. 4 kg of the obtained mixed powder
Was transferred to another Ni alloy ball mill, and the oxygen concentration was adjusted to 80
Mechanical alloying was carried out at an average temperature of 80 ° C. for 50 hours in an Ar gas atmosphere maintained at a ppm or less.

【0037】得られたメカニカルアロイング粉末は、+
250メッシュが4%以上存在する粗粉末であり、メカ
ニカルアロイングによる圧着作用が十分行われたと考え
られた。又、光学顕微鏡での観察により、NiとWが複
合化された状態になっていることが判った。
The mechanical alloying powder obtained is +
It was a coarse powder having 250 mesh of 4% or more, and it was considered that the compression bonding action by mechanical alloying was sufficiently performed. Further, it was found by observation with an optical microscope that Ni and W were in a composite state.

【0038】このメカニカルアロイング粉末を金型プレ
スで冷間成形し、成形体を実施例1と同様の方法で軟鋼
容器中に封入し、更にこれを1230℃にて押出比12
で熱間押出した。得られた押出材のマトリックス相は平
均結晶粒径が約1.1μmであり、W粒子は球面体状で
平均結晶粒径が約1.3μmであった。又、このマトリ
ックス相の組成をTEM−EDXにて分析した結果を表
1に示した。
This mechanical alloying powder was cold-molded by a die press, the molded body was sealed in a mild steel container in the same manner as in Example 1, and this was further extruded at 1230 ° C. with an extrusion ratio of 12
Hot extruded. The matrix phase of the obtained extruded material had an average crystal grain size of about 1.1 μm, and the W particles were spherical and had an average crystal grain size of about 1.3 μm. Table 1 shows the results of the TEM-EDX analysis of the composition of this matrix phase.

【0039】[0039]

【表1】 マトリックス組成(原子%)Fe Ni 0.85 80.10 19.05 0.52 80.12 19.37 0.89 81.07 18.03 0.74 81.60 17.66 0.65 81.18 18.17 1.02 81.27 17.71 0.88 78.76 20.37 0.70 82.07 17.23 1.02 82.83 16.16 0.91 83.27 15.81 この結果から、Feは分析誤差程度しか混入しておら
ず、マトリックス相は基本的にNiとWを主成分とし、
殆どNi4Wの組成に近いことが判った。
[Table 1] Matrix composition (atomic%) Fe Ni W 0.85 80.10 19.05 0.52 80.12 19.37 0.89 81.07 18.03 0.74 81.60 17.66 0.65 81.18 18.17 1.02 81.27 17.71 0.88 78.76 20.37 0.70 82.07 17.23 1.02 82.83 16.16 0.91 83.27 15.81 From this result, Fe is analyzed. Only a margin of error is mixed, and the matrix phase basically contains Ni and W as main components,
It was found that the composition was close to that of Ni 4 W.

【0040】次に、この押出材のマトリックス相をTE
M観察したところ、無数の20〜30Åの粒子と300
Å程度の析出粒子が見られ、これらの粒子は組成的には
マトリックス相の組成とほぼ等しく、電子線回折法によ
り規則格子Ni4Wであることが確認された。又、X線
回折の結果、Fe76は同定されなかった。
Next, the matrix phase of this extruded material was treated with TE.
M observation shows that there are innumerable 20-30Å particles and 300
Precipitated particles of about Å were observed, and these particles were confirmed to be a regular lattice Ni 4 W by electron beam diffraction method in terms of composition almost equal to the composition of the matrix phase. Further, as a result of X-ray diffraction, Fe 7 W 6 was not identified.

【0041】上記押出材から実施例1と同様の試験片を
切り出し、常温で引張試験を行ったところ、引張強度は
162.4kg/mm2、伸びは15.1%であり、バラ
ツキは引張強度で±3%及び伸びで±6%であった。
尚、この押出材を1250℃で2時間保持し、ガスファ
ンを用いて14℃/分以上の冷却速度で急冷した後に同
様の試験を行ったところ、引張強度は148kg/mm
2及び伸びは18%になった。
A test piece similar to that of Example 1 was cut out from the above extruded material and subjected to a tensile test at room temperature. The tensile strength was 162.4 kg / mm 2 , the elongation was 15.1%, and the variation was the tensile strength. Was ± 3% and elongation was ± 6%.
The extruded material was held at 1250 ° C. for 2 hours, rapidly cooled at a cooling rate of 14 ° C./min or more using a gas fan, and then subjected to the same test. The tensile strength was 148 kg / mm.
2 and elongation reached 18%.

【0042】又、同様に製造した押出材を1250℃で
2分間保持したところ、マトリックス相の平均結晶粒径
は4.5μmとなり、引張強度は136.1kg/mm2
及び伸びは14%であった。同様に製造した押出材を1
470℃で2分間保持したところ、マトリックス相の平
均結晶粒径は6.5μmになり、引張強度は118.1k
g/mm2及び伸びは34%であった。加熱温度を液相
が発生する温度以上に上げ過ぎると、マトリックス相の
結晶粒径が大きくなり、強度が急激に低下することが判
る。
When the extruded material produced in the same manner was held at 1250 ° C. for 2 minutes, the average crystal grain size of the matrix phase was 4.5 μm and the tensile strength was 136.1 kg / mm 2.
And elongation was 14%. Extruded material produced in the same way
When kept at 470 ° C. for 2 minutes, the average crystal grain size of the matrix phase became 6.5 μm and the tensile strength was 118.1 k.
The g / mm 2 and the elongation were 34%. It can be seen that if the heating temperature is raised above the temperature at which the liquid phase is generated, the crystal grain size of the matrix phase increases and the strength sharply decreases.

【0043】比較のため、SUS304製のボールミル
を用いてメカニカルアロイングを行った以外は、上記実
施例2と同様にして押出材を得た。この押出材を同様に
分析した結果、不純物であるFeの濃度が3.2重量%
であって、Fe76が5.4重量%含まれていることが
判明した。又、この押出材の引張強度は149.1kg
/mm2、伸びは3%であり、バラツキは引張強度で±
13%及び伸びで±14%であって、上記実施例2の押
出材に比べて機械的特性が劣っていた。
For comparison, an extruded material was obtained in the same manner as in Example 2 except that mechanical alloying was performed using a SUS304 ball mill. As a result of similarly analyzing this extruded material, the concentration of Fe as an impurity was 3.2% by weight.
It was found that Fe 7 W 6 was contained in an amount of 5.4% by weight. The tensile strength of this extruded material is 149.1 kg.
/ Mm 2 , elongation is 3%, variation is ± tensile strength
It was 13% and the elongation was ± 14%, which was inferior to the mechanical properties of the extruded material of Example 2.

【0044】実施例3 純W粉末と純Ni粉末とを、W:Niの重量比が8:2
となるように配合した後、ボールミルを用いてArガス
雰囲気中で30分間混合した。得られた混合粉末3kg
をNi合金製のアトライターに移し、酸素濃度を80p
pm以下となるように保ったArガス雰囲気中におい
て、175回転/分の回転数にて60℃以下の温度で1
0時間のメカニカルアロイングを実施した。
Example 3 Pure W powder and pure Ni powder were mixed in a W: Ni weight ratio of 8: 2.
After being blended so as to achieve the following, they were mixed for 30 minutes in an Ar gas atmosphere using a ball mill. 3 kg of the obtained mixed powder
To a Ni alloy attritor and adjust the oxygen concentration to 80p
In an Ar gas atmosphere maintained at pm or less, 1 at a temperature of 60 ° C or less at a rotation speed of 175 rpm.
The mechanical alloying was performed for 0 hours.

【0045】得られたメカニカルアロイング粉末を、水
素気流中にて1000℃の温度に3時間保持した後、1
-4torrの真空中において1000℃で更に2時間
保持した。次に、この粉末を10-4torrの真空中に
おいて300℃で3時間保持した後、2つの軟鋼容器中
に分けて充填し、気密封止した。この様にして各容器中
に封入された粉末を、片方は950℃で押出比3及び他
方は1250℃で押出比18の条件でそれぞれ熱間押出
した。
The mechanical alloying powder thus obtained was kept in a hydrogen stream at a temperature of 1000 ° C. for 3 hours, and then,
The sample was kept at 1000 ° C. for further 2 hours in a vacuum of 0 −4 torr. Next, this powder was held in a vacuum of 10 −4 torr at 300 ° C. for 3 hours, then separately charged into two mild steel containers and hermetically sealed. The powder thus enclosed in each container was hot extruded under the conditions of an extrusion ratio of 3 at 950 ° C. and an extrusion ratio of 18 at 1250 ° C.

【0046】押出比3の条件で得られた押出材には割れ
や空孔が存在しなかったが、押出比18の条件による押
出材には、押出方向に垂直な方向に微細な割れが多数認
められた。しかし、上記と同様に容器に封入したメカニ
カルアロイング粉末を、予めHIPにより1300気圧
にて1230℃で2時間処理した後、同様に1250℃
で押出比18の条件で押出加工した場合には割れは認め
られず、良好な押出材が得られた。
The extruded material obtained under the condition of the extrusion ratio of 3 had no cracks or voids, but the extruded material under the condition of the extrusion ratio of 18 had many fine cracks in the direction perpendicular to the extrusion direction. Admitted. However, the mechanical alloying powder enclosed in the container in the same manner as above was previously treated with HIP at 1300 atm and 1230 ° C. for 2 hours, and then similarly treated at 1250 ° C.
In the case of extrusion processing under the conditions of extrusion ratio of 18, no crack was observed and a good extruded material was obtained.

【0047】実施例4 純W粉末、純Ni粉末、Re粉末及びCr粉末を、W:
Ni:Re:Crの重量比が80:13:6:1となる
ように配合した後、ボールミルを用いてArガス雰囲気
中で30分間混合した。得られた混合粉末3kgをNi
合金製の振動ミルに移し、酸素濃度を80ppm以下と
なるように保ったArガス雰囲気中において、60℃以
下の温度で30時間のメカニカルアロイングを実施し
た。
Example 4 Pure W powder, pure Ni powder, Re powder and Cr powder were mixed with W:
The ingredients were mixed so that the weight ratio of Ni: Re: Cr was 80: 13: 6: 1, and then mixed in an Ar gas atmosphere for 30 minutes using a ball mill. 3 kg of the obtained mixed powder was added to Ni.
The alloy was transferred to an alloy vibration mill, and mechanical alloying was performed at a temperature of 60 ° C. or lower for 30 hours in an Ar gas atmosphere in which the oxygen concentration was kept at 80 ppm or lower.

【0048】得られたメカニカルアロイング粉末中のF
e濃度は0.38重量%であった。このメカニカルアロ
イング粉末を、10-4torrの真空中において400
℃で3時間保持した後、軟鋼容器中に充填して気密封止
した。次に、容器中に封入された粉末を、1250℃で
押出比14の条件で熱間押出した。押出材を光学顕微鏡
で観察したところ、表面部のW粒子は短径が3μm以下
でアスペクト比が3以上の楕円体状であった。又、押出
材のマイクロビッカース硬さは約430であった。
F in the obtained mechanical alloying powder
The e concentration was 0.38% by weight. This mechanical alloying powder is used in a vacuum of 10 -4 torr for 400 times.
After keeping at 0 ° C. for 3 hours, it was filled in a mild steel container and hermetically sealed. Next, the powder enclosed in the container was hot extruded at 1250 ° C. under an extrusion ratio of 14. When the extruded material was observed with an optical microscope, the W particles on the surface portion were in the shape of an ellipsoid having a short diameter of 3 μm or less and an aspect ratio of 3 or more. The micro Vickers hardness of the extruded material was about 430.

【0049】上記押出材から実施例1と同様の試験片を
切り出し、常温で引張試験を行ったところ、引張強度は
174.0kg/mm2、伸びは13.0%であり、バラ
ツキは引張強度で±3%及び伸びで±7%であった。
尚、ReをNi−Re合金粉末として添加した場合であ
っても、引張強度は173.0kg/mm2及び伸びは1
3.0%、バラツキも引張強度で±3%及び伸びで±6
%と、いずれも大きな差異はなかった。
A test piece similar to that of Example 1 was cut out from the above extruded material and subjected to a tensile test at room temperature. The tensile strength was 174.0 kg / mm 2 , the elongation was 13.0%, and the variation was the tensile strength. Was ± 3% and elongation was ± 7%.
Even when Re was added as a Ni-Re alloy powder, the tensile strength was 173.0 kg / mm 2 and the elongation was 1
3.0%, variation is ± 3% in tensile strength and ± 6 in elongation
%, There was no big difference.

【0050】他方、純W粉末、純Ni粉末、Mo粉末及
びCo粉末をW:Ni:Mo:Coの重量比が90:
6:3:1となるように配合し、上記と同様にして製造
した押出材では、引張強度が172.0kg/mm2及び
伸びが14.0%であった。
On the other hand, the weight ratio of pure W powder, pure Ni powder, Mo powder and Co powder is 90: W: Ni: Mo: Co.
The extruded material mixed in the ratio of 6: 3: 1 and manufactured in the same manner as above had a tensile strength of 172.0 kg / mm 2 and an elongation of 14.0%.

【0051】[0051]

【発明の効果】本発明によれば、不純物としてのFeの
混入を極力低く抑えながらのメカニカルアロイング工程
と押出工程とを組み合わせた固相焼結法により、W粒子
を基本的に微細な球面体状にすると同時にマトリックス
相も微細化し、且つ機械的特性に悪影響を及ぼすFe7
6の生成をなくし又は抑制して、強度と同時に延性に
優れ、しかもこれらのバラツキが極めて少ないタングス
テン合金を提供することができる。
According to the present invention, W particles are basically formed into a fine spherical surface by the solid phase sintering method in which the mechanical alloying step and the extrusion step are combined while suppressing the incorporation of Fe as an impurity as low as possible. At the same time as forming the body, the matrix phase also becomes finer and adversely affects the mechanical properties of Fe 7
It is possible to provide a tungsten alloy which is excellent in strength and ductility at the same time, and in which variations in these are extremely small by eliminating or suppressing the generation of W 6 .

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のタングステン合金における球面体状の
W粒子とマトリックス相からなる金属組織を模式的に示
した図である。
FIG. 1 is a diagram schematically showing a metal structure composed of spherical W particles and a matrix phase in the tungsten alloy of the present invention.

【図2】図1の球面体状のW粒子とマトリックス相から
なる金属組織を拡大して模式的に示す図である。
FIG. 2 is an enlarged schematic view showing a metal structure composed of spherical W particles and a matrix phase in FIG.

【図3】本発明のタングステン合金における楕円体状の
W粒子とマトリックス相からなる金属組織を模式的に示
した図である。
FIG. 3 is a diagram schematically showing a metallographic structure composed of ellipsoidal W particles and a matrix phase in the tungsten alloy of the present invention.

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 Ni及び50〜99重量%のWを主成分
とし、不純物であるFeの含有量が3重量%以下であ
り、NiとWを主成分とするマトリックス相と、平均結
晶粒径7μm以下の球面体状のW粒子とからなることを
特徴とする微細結晶粒を有するタングステン合金。
1. A matrix phase containing Ni and W of 50 to 99% by weight as a main component, Fe as an impurity of 3% by weight or less, a matrix phase containing Ni and W as a main component, and an average crystal grain size. A tungsten alloy having fine crystal grains, characterized in that it is composed of spherical W particles of 7 μm or less.
【請求項2】 上記球面体状のW粒子以外に、短軸が7
μm以下でアスペクト比が2以上の楕円体状のW粒子を
含むことを特徴とする、請求項1に記載の微細結晶粒を
有するタングステン合金。
2. In addition to the spherical W particles, the minor axis is 7
The tungsten alloy having fine crystal grains according to claim 1, characterized in that it contains ellipsoidal W particles having an aspect ratio of 2 or more and having a size of not more than μm.
【請求項3】 合金中に含有されるFeとWの金属間化
合物Fe76が5重量%未満であることを特徴とする、
請求項1又は2に記載の微細結晶粒を有するタングステ
ン合金。
3. The intermetallic compound Fe 7 W 6 of Fe and W contained in the alloy is less than 5% by weight.
A tungsten alloy having the fine crystal grains according to claim 1.
【請求項4】 マトリックス相の組成が75〜85原子
%のNiと、15〜25原子%のWと、3原子%以下の
Feとからなることを特徴とする、請求項1〜3のいず
れかに記載の微細結晶粒を有するタングステン合金。
4. The matrix phase composition according to claim 1, wherein the composition of the matrix phase is 75 to 85 atomic% Ni, 15 to 25 atomic% W, and 3 atomic% or less Fe. A tungsten alloy having fine crystal grains according to claim 1.
【請求項5】 マトリックス相中に析出物を有すること
を特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載の微細結
晶粒を有するタングステン合金。
5. The tungsten alloy having fine crystal grains according to claim 1, wherein the tungsten alloy has a precipitate in a matrix phase.
【請求項6】 前記析出物が規則格子のNi4Wである
ことを特徴とする、請求項1〜5のいずれかに記載の微
細結晶粒を有するタングステン合金。
6. The tungsten alloy having fine crystal grains according to claim 1, wherein the precipitate is an ordered lattice of Ni 4 W.
【請求項7】 マトリックス相の平均結晶粒径が4μm
以下であることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか
に記載の微細結晶粒を有するタングステン合金。
7. The average crystal grain size of the matrix phase is 4 μm.
The tungsten alloy having fine crystal grains according to any one of claims 1 to 6, wherein:
【請求項8】 請求項1に記載の微細結晶粒を有するタ
ングステン合金の製造方法であって、(a) 純W粉末と
純Ni粉末又は純W粉末とW−Ni合金粉末を、Wが5
0〜99重量%となる組成に配合した後、均一に混合す
る工程と、(b) 得られた混合粉末を、不純ガス成分が
500ppm以下の不活性ガス中又は真空中において8
0℃以下の温度にて、不純物であるFe濃度が3重量%
以下となる条件でメカニカルアロイングを行う工程と、
(c) 得られたメカニカルアロイング粉末を、真空中に
おいて300〜1430℃の温度で容器中に封入する工
程と、(d) 容器中に封入されたメカニカルアロイング
粉末を、800〜1430℃の温度にて押出比2以上の
条件で熱間押出する工程、とを含むことを特徴とするタ
ングステン合金の製造方法。
8. A method for producing a tungsten alloy having fine crystal grains according to claim 1, wherein (a) pure W powder and pure Ni powder or pure W powder and W—Ni alloy powder, wherein W is 5
After blending to a composition of 0 to 99% by weight, (b) mixing the obtained mixed powder with an impure gas component of 500 ppm or less in an inert gas or in a vacuum.
At a temperature of 0 ° C or lower, the concentration of Fe as an impurity is 3% by weight.
A step of performing mechanical alloying under the following conditions,
(c) The step of enclosing the obtained mechanical alloying powder in a container at a temperature of 300 to 1430 ° C. in vacuum, and (d) the mechanical alloying powder enclosed in the container at 800 to 1430 ° C. Hot extrusion under conditions of an extrusion ratio of 2 or more at a temperature, and a method for producing a tungsten alloy.
【請求項9】 前記(b)工程で得られたメカニカルアロ
イング粉末を、水素ガス中又は真空中において800〜
1430℃で熱処理することを特徴とする、請求項8に
記載の微細結晶粒を有するタングステン合金の製造方
法。
9. The mechanical alloying powder obtained in the step (b) is heated in a hydrogen gas or in a vacuum to a temperature of 800-800.
The method for producing a tungsten alloy having fine crystal grains according to claim 8, wherein the heat treatment is performed at 1430 ° C.
【請求項10】 前記(c)工程の後にメカニカルアロイ
ング粉末を熱間成形するか、又は(c)工程の前にメカニ
カルアロイング粉末を冷間成形することを特徴とする、
請求項8又は9に記載の微細結晶粒を有するタングステ
ン合金の製造方法。
10. The mechanical alloying powder is hot formed after the step (c), or the mechanical alloying powder is cold formed before the step (c).
A method for producing a tungsten alloy having fine crystal grains according to claim 8.
【請求項11】 前記(d)工程で得られた押出材を、7
00〜1350℃の温度で10分間以上焼鈍し、焼鈍温
度から700℃まで14℃/分以上の速度で急速冷却す
ることを特徴とする、請求項8ないし10のいずれかに
記載の微細結晶粒を有するタングステン合金の製造方
法。
11. The extruded material obtained in the step (d) is
11. Fine crystal grains according to any one of claims 8 to 10, characterized by being annealed at a temperature of 00 to 1350 ° C for 10 minutes or more and rapidly cooling from the annealing temperature to 700 ° C at a rate of 14 ° C / min or more. A method for manufacturing a tungsten alloy having:
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