延性のある補助材料は、重要な結合剤として機能します。脆性TNM粉末を成形する際には、コールドプレスを成功させるために必要な可塑性を提供するために、アルミニウムやチタンなどの材料が必要です。これらの延性のある添加剤がないと、脆性TNM粒子は均一な結合を形成できず、成形プロセス中に構造的破壊につながります。
コアインサイト：脆性粉末は塑性変形能力が欠けているため、圧力下でひび割れを起こしやすいです。延性のある添加剤は、荷重下で降伏し、硬い粒子を包み込んで機械的インターロックを作成することで、これを解決し、グリーンコンパクトの密度と耐久性を大幅に向上させます。
脆性粉末の結合メカニズム
高い延性の活用
TNM粉末は本質的に脆性であり、圧縮時に曲がるのではなく破壊されます。固体形状を形成するには、高い延性を持つ材料を導入する必要があります。
低降伏強度の役割
アルミニウムやチタンなどの補助粉末は、TNMマトリックスと比較して降伏強度が低いです。この特性により、プレス圧力下で破損することなく容易に変形します。
空隙の充填
プレスプロセス中に、これらの延性のある粉末は大幅な塑性変形を受けます。それらは効果的に硬いTNM粒子の間のスペースに「流れ込み」ます。
包み込みと埋め込み
延性のある金属は、脆性粒子の隣に単に配置されるのではなく、それらを包み込みます。表面の不規則性に自身を埋め込み、金属の「接着剤」として機能します。
グリーンコンパクトの完全性の向上
機械的インターロックの作成
ここで機能する主なメカニズムは機械的インターロックです。変形した延性のある粉末は、脆性粒子を所定の位置に固定し、粉末から均一な構造を作成します。
相対密度の向上
隙間を埋めるために変形することにより、補助材料は気孔率を低減します。「グリーンコンパクト」（プレスされたが焼結されていない部品）の相対密度が大幅に向上します。
ひび割れの防止
脆性材料は、圧力が解放されたとき（バックスプリング）にひび割れを起こしやすいです。延性のあるネットワークは応力を吸収し、コンパクトを保持し、ひび割れ耐性を劇的に向上させます。
トレードオフの理解
組成の変化
成形には必要ですが、補助粉末を追加すると、最終部品の化学組成が必然的に変化します。最終合金マトリックスの一部となる新しい元素（または既存の元素の追加）を導入しています。
プロセスの複雑さ
2相粉末システム（脆性＋延性）に依存するには、厳密な混合が必要です。延性のあるバインダーが均一に分布していない場合、最終コンポーネントに局所的な弱点や密度勾配が生じる可能性があります。
目標に合わせた適切な選択
- グリーン強度を最優先する場合：機械的インターロックを最大化し、取り扱い上の欠陥を防ぐために、最も高い延性を持つ補助材料を優先してください。
- 最終密度を最優先する場合：プレス中に粒子間空隙を完全に変形させて充填できるほど、延性のある粉末の降伏強度が低いことを確認してください。
アルミニウムまたはチタンの可塑性を活用することで、加工不可能な脆性粉末を堅牢で高密度のコンポーネントに変換できます。
概要表：
| 特徴 | 脆性TNM粉末 | 延性のある補助（Al/Ti） | 組み合わせの結果 |
|---|---|---|---|
| 変形 | 圧力下で破壊される | 塑性変形する | 機械的インターロック |
| 降伏強度 | 高い（剛性） | 低い | 「流れ」によって空隙が充填される |
| 構造的役割 | マトリックス材料 | 金属の「接着剤」 | 高い相対密度 |
| グリーン強度 | ひび割れを起こしやすい | 応力を吸収する | ひび割れ耐性の向上 |
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参考文献
- Adrian HEYMANN, Bernd‐Arno Behrens. Investigations on the consolidation of TNM powder by admixing different elemental powders. DOI: 10.37904/metal.2022.4428
この記事は、以下の技術情報にも基づいています Kintek Press ナレッジベース .
