Vol.3 No.4 2010

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シンセシオロジー 研究論文−301−Synthesiology Vol.3 No.4 pp.301-308(Nov. 2010)1 研究の背景金型や工具として広く用いられている超硬合金は、硬質な炭化タングステンをコバルトで焼き固めた高強度で硬質な複合材料であり、我が国の自動車や情報家電等の先進産業を下支えする高精度加工技術には不可欠な材料となっている。超硬合金の歴史は古く、我が国の超硬工具出荷額は2007年度に3500億円を超える規模(超硬工具協会統計)にまで成長しているが、一方では全世界的な工業化の進展により、タングステンもコバルトも将来にわたる安定供給に不安がでてきている。特にコバルトは古くから価格変動の激しいレアメタルであり、環境的な側面からも新しい金属結合相の開発が望まれていた。そこで、高強度で高硬度を有する硬質な無機材料と金属からなる新しい複合材料の開発を目指して、産総研での材料開発がスタートした。複合材料を構成する金属として、資源的に豊富で価格が安定している鉄を使いたいという市場ニーズが潜在的にあった。しかし、鉄は炭化物(炭化タングステン等)と反応しやすい上、錆びるという実用上の大きな問題を有していた。そのため、これまで鉄を結合相とした超硬合金はほとんど実用化にいたっていない。一方、超硬合金の新たな用途として、加工分野における高温下での使用が求められている。これは、例えば切削工具においては高速切削、無潤滑切削につながるものであり、金型では高温あるいは中温での成形加工を実現する技術となる。これらの技術は、成形時のエネルギー消費量を低減することにつながり、低CO2社会の実現に向けた新しい技術となりうるものである。そのためには、超硬合金の結合相に耐熱性を付与することが不可欠である。本稿では、産総研で見出した鉄アルミナイド金属間化合物を結合相とする新しい超硬合金[1]を単なる機械的特性小林 慶三*、尾崎 公洋、松本 章宏、中山 博行セラミックス粒子を金属で結合した硬質材料は、わが国の高度加工技術を支える金型や工具の材料として利用されている。しかし、硬質材料は資源的に少ないレアメタルを大量に含むため、新しい材料開発が求められていた。そこで、Fe-Al金属間化合物を結合相とした硬質材料を開発した。この硬質材料は鋳造と粉末冶金の技術を組み合わせたプロセスで合成することにより高硬度で高強度とすることができた。本稿では開発した材料を工業的に利用するための第2種基礎研究への取り組み、さらに異なる専門分野の研究者の融合による効率的な研究開発の方法論について紹介する。鋳造技術と粉末冶金技術の融合による新材料開発− 金属間化合物を活用した高機能硬質材料 −Keizo Kobayashi*, Kimihiro Ozaki, Akihiro Matsumoto and Hiroyuki NakayamaNew material development by the integration of cast technology and powder metallurgy technology- A high-performance hard material which used intermetallic compound for binder phase -Hard materials made of ceramics combined with metals are used for dies and cutting tools that support high precision processing technology in Japan. Hard materials, however, need a large amount of rare metals that are scarce as resources as component and hence developing new materials with less dependence on rare metals has been expected. We developed a new hard material with Fe-Al intermetallic compound as a binder. This material was synthesized by a process combining casting and powder metallurgy and exhibited high hardness and high strength simultaneously. This paper introduces an approach to “Type2 Basic Research” in order to apply the developed material to industrial use, and a method of efficient research and development through the collaboration of researchers of different specialized fields.キーワード:超硬合金、FeAl、メカニカルアロイング、パルス通電焼結、金型、切削工具Keywords:Cemented carbide, FeAl, mechanical alloying, pulsed current sintering, die, cutting tool産業技術総合研究所 サステナブルマテリアル研究部門 〒463-8560 名古屋市守山区下志段味穴が洞2266-98Materials Research Institute for Sustainable Development, AIST 2266-98 Anagahora,Shimo-Shidami, Moriyama-ku, Nagoya 463-8560, Japan *E-mail: Original manuscript received July 30, 2010, Revisions received August 25, 2010, Accepted August 30, 2010

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