液相法による高合金鋳鉄-セラミックス複合化プロセスの解析

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液相法による高合金鋳鉄-セラミックス複合化プロセスの解析

フォーマット:
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
タイトル(他言語):
Analysis of the Liquid State Fabrication Process of High Alloy Cast Iron-Ceramic Fiber Composites
責任表示:
大城 桂作(九州大学・工学部・教授)
OGI Keisaku(九州大学・工学部・教授)
本文言語:
日本語
研究期間:
1991-1992
概要(最新報告):
静滴法により鏡面仕上げしたAl_2O_3基盤に対する普通鋳鉄と15%Cr、25%Cr、15%Cr-5%V及び15%Cr-0.5%Ti含有鋳鉄の接触角を測定した。いずれの合金とも融点直上の接触角θは105度から125度の範囲にあり、TiとVはθを小さくした。一方、セラミックス表面の気孔率と粗さはぬれ性を低下させる。このときのθの変化は、融液とセラミックスの接触表面積を測定することにより、カッシーの式によって定量的に評価できることを明らかにした。同様にして、ZrO_2、SiAlON、Si_3N_4、SiCおよびWC焼結体に対する各鋳鉄溶湯のぬれ性と界面反応を明らかにした。 ぬれ性がAl_2O_3に対する各種鋳鉄溶湯と類似しているAl-5.5%Cu合金を用いて、同一温度に保持したAl_2O_3短繊維充填体へ圧入したときのセラミックス間隙での溶湯の流れを詳細に研究した。繊維間隙の大きさを実験的に求めた平均水力半径を中心に20段階に分類してダルシーの式を用いて流れ解析を行い、圧力の上昇とともに溶融金属が水力半径の大きな間隙から順次満たされていく様子を定量的に示すことができた。 次に、Al_2O_3短繊維プリフォームを1273Kに予熱して金型にセットし、過熱度150Kで種々の合金鋳鉄溶湯を鋳造して圧入した。この実験では圧入途中で凝固が進行するため水力半径が小さくなり、とくに融点の高い高Cr-高V鋳鉄ではかなり多くのポロシティが生じた。凝固は、まずデンドライト状の初晶オーステナイトがAl_2O_3短繊維の周囲に晶出し、ついで合金鋳鉄の組成に応じてオーステナイト(γ)-VC、γ-(CrFe)_7C_3、γ-(FeCr)_3Cなどの共晶が晶出した。すが式摩耗試験機を用いて比較的健全性に優れた約8vol.%の短繊維体を含むFe-2.7%C-1.5Cr-1%Mo-0.4%Si-0.8%Mn鋳鉄の耐アブレージョン摩耗試験を行った結果、Al_2O_3短繊維の作用により、繊維を含まない同一組織の鋳鉄材と比較して摩耗速度が1/2以下に改善された。 続きを見る
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