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Ni-Si-B 3 元系における相平衡 徳永辰也

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Academic year: 2021

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Ni-Si-B 3 元系における相平衡 

徳永辰也*1  西尾一政*2  大谷博司*2  長谷部光弘*2  

Phase equilibria in the Ni-Si-B system

Tatsuya Tokunaga, Kazumasa Nishio, Hiroshi Ohtani, Mitsuhiro Hasebe

 

Ni-Si-B 3 元系の Ni 側の組成において,示差走査熱量計(DSC)を用いた熱分析により相境界を決定した。熱分析 の結果およびこれまでに報告されている実験データをもとに Ni-Si-B 3 元系について熱力学的解析を行った。得ら れた計算結果は,熱分析による相境界の実験結果をよく再現することができた。 

 

1  はじめに 

Ni-Si-B 3 元系は,Ni 系ろう材合金のベースとなる 3 元系である。したがって,ろう材の特性として重要 な液相線温度,固相線温度および構成相に関する情報 を得ることは非常に重要である。 

本研究では,熱分析により Ni 側における相境界を決 定し,その結果とこれまでに報告されている実験結果 を用いて,Ni-Si-B 3 元系の熱力学的解析を行った。 

 

2  実験および解析方法  2-1  熱分析 

Ni-Si-B 3 元系の Ni 側組成について,アーク溶解に より合金を作製した。作製した合金は,石英管に真空 封入して 850 °C で 18 日間平衡化熱処理を行い,水中 に焼入れた。このようにして作製した合金について,

示差走査熱量計(DSC)を用いて熱分析を行った。熱分析 の条件は,精製したアルゴンガスフロー中で,5 °C/min の速度で昇降温を行った。熱力学的解析には,過冷の 影響を避けるために昇温時のデータを採用した。 

 

2-2  解析方法 

熱力学的解析においては,CALPHAD(CALculation of  PHAse Diagrams)法を用いた。解析には,DSCによる相 境界データおよびこれまでに報告されている実験デー タを用いた。なお,解析にはスウェーデン王立工科大 学で開発された熱力学平衡計算ソフトウェア

Thermo-Calcを用いた。 

   

3  結果と考察 

図-1 に 10mol%B における縦断面状態図の計算結果を DSC の実験結果とあわせて示す。これから,計算結果 は DSC の結果をよく再現できていることが分かる。 

800 900 1000 1100 1200 1300 1400

0 5 10 15 20 25 30 35 40 Silicon Content, cSi (mol%)

Liquid

L+(Ni)

(Ni) +Ni B3

L+Ni Si( )2 δ L+Ni Si ( )5 2γ

L+Ni Si(3 β2)

L+Ni Si( )2 θ

  Temperature, /°CT

 DSC  87Leb 10mol%B

図-1  10mol%B における縦断面状態図の計算結果  

4  まとめ 

Ni-Si-B 3 元系の Ni 側において熱分析によって相境 界を決定した。この結果とこれまでの報告データを用 いて熱力学的解析を行い,実験結果をよく再現できる ことができた。これによって,Ni-Si-B 系ろう材にお けるあらゆる組成について,液相線温度,固相線温度 および構成相を精度よく計算することが可能になった。 

 

5  掲載論文 

Materials Transactions 44 (2003) 1651-1654. 

*1  機械電子研究所 

*2  九州工業大学 

参照

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