材料の加工と接合

WC-Co超硬合金をつくるとき、WC粉末にCo粉末を混ぜて成形し、焼結する。このときの焼結の特徴として正しいものはどれか。

  1. ACoを含む液相がWC粒子をぬらし、再配列と溶解・再析出でほぼ完全に緻密化する(液相焼結)
  2. BCoの融点(約1495℃)より低い焼結温度では液相は生じず、Coは蒸発してWCだけの多孔質体が残る
  3. CWCの融点以上に加熱して全体を溶かし、鋳造と同じように型の中で凝固させて緻密にする
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正解:A. Coを含む液相がWC粒子をぬらし、再配列と溶解・再析出でほぼ完全に緻密化する(液相焼結)

WC-Co系は、WCとCoの共晶反応によってCoの融点(約1495℃)より低い温度で液相が生じます。焼結温度でできたCoを主とする液相がWC粒子をよくぬらし、毛管力で粒子が再配列して詰まり、さらに小さなWC粒子が溶けて大きな粒子の上に析出することで、ほぼ真密度まで緻密化します。これが液相焼結です。冷却後、Coは硬いWC粒子をつなぐ結合相として残り、靭性を担います。WCは融点がきわめて高く、溶かして鋳造するのは現実的でないので、粉末冶金でつくります。Coは焼結中に蒸発して失われるわけではなく、結合相として欠かせません。

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