成果報告書詳細
管理番号20170000000013
タイトル平成27年度成果報告書 希少金属代替省エネ材料開発プロジェクト 新規希少金属プロジェクトのための事前検討(平成27年度) 革新的硬質材料設計による超硬工具向けタングステン省使用化の検討
公開日2017/2/24
報告書年度2015 - 2015
委託先名国立研究開発法人産業技術総合研究所
プロジェクト番号P08023
部署名材料・ナノテクノロジー部
和文要約大学や公的研究機関等で開発された革新的な硬質材料に対して、切削工具への用途展開を目指し、工具構造を創り込むための周辺技術を調査するとともに、計算科学を利用した硬質材料の最適化、設計支援を検討して、我が国の加工技術の高度化を支えるタングステンの安定供給に向けた技術を発掘することを目的として行った。ナノ多結晶スティショバイト(NPS)に関して、超高圧成形用圧力容器の大型化・形状最適化により、スケールアップに成功した(60%)。さらに、セラミックス接着技術を応用することにより、世界で初めてNPS切削チップの試作に成功した。金属間化合物基硬質材料TiC-FeAlに関して、プロセスならびに材料設計を最適化することにより、機械的特性に大幅な向上に成功した(抗折力40%改善)。作製した焼結体から切削チップを試作して、鉄系被削材の切削試験を行い、在学的な課題を明らかにすることができた。硬質膜を厚膜化して工具の長寿命化によるタングステン省使用化の試みとして、ある硬質膜がWC-FeAl基材での密着性に優れることを見出した。さらに、硬質材料の特性解明への計算科学の適用に関して、炭化物/遷移金属界面に、局所エネルギー・局所応力計算法を適用することにより、TiC/Fe界面で、結合エネルギーの計算が可能であることを見出した。
英文要約The research study was conducted to investigate the potential of hard materials technology for tungsten saving. We have successfully fabricated nano-polycrystalline stishovite (NPS) bulk with a larger size using Kawai-type ultra-high pressure apparatus. Moreover, the first NPS cutting tip in the world was produced in trial using an adhesive technique. Mechanical properties of intermetallic binder based hard material TiC-FeAl was improved by 40 percent by means of reviewing of powder preparation and material design. Cutting test of iron work material clarified some problems concerning of those material designs. An hard coating film adhered tightly to WC-FeAl hard material, having the potential to prepare the thick film. Local adhesion energy simulation at interface made it possible to estimate the binding energy between carbide/metal.
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