【公開日：2026.01.21】【最終更新日：2026.01.21】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

24NM0175

利用課題名 / Title

サーメットサンプルのTEM薄膜試料作製及びTEM-EDS等の分析

利用した実施機関 / Support Institute

物質・材料研究機構 / NIMS

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

外部利用/External Use

ARIM半導体基盤PF関連課題 / Related to ARIM-SETI

指定なし/No Designation

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）マルチマテリアル化技術・次世代高分子マテリアル/Multi-material technologies / Next-generation high-molecular materials（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

電子顕微鏡/ Electronic microscope,電子回折/ Electron diffraction,集束イオンビーム/ Focused ion beam

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

村上 敬

所属名 / Affiliation

産業技術総合研究所

共同利用者氏名 / Names of Collaborators Excluding Supporters in the Hub and Spoke Institutes

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Supporters in the Hub and Spoke Institutes

利用形態 / Support Type

（主 / Main）技術代行/Technology Substitution（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

NM-503：200kV電界放出形透過電子顕微鏡（JEM-2100F1）
NM-516：TEM試料作製装置群
NM-509：デュアルビーム加工観察装置

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

最近ニッケル合金、スーパーステンレス鋼、チタン合金等高機能材料の利用頻度が増加している。これらの材料は高速切削時、工具刃先温度が1000℃以上になり、高温強度に乏しい従来工具では対応しにくい。最近我々は1500℃以上でも高温強度に優れ、室温靭性も超硬合金レベルのTi(C, N)-(Ti, W)(C, N)-Wサーメットを開発している。このサーメット工具はスーパーステンレス鋼の高速切削で従来工具より長寿命を示し、また低炭素鋼板の摩擦撹拌点接合でも従来の窒化珪素ツールより長寿命を示すことがわかっているが、工具寿命をさらに延ばすためには強度、靭性の向上が必要である。ここでWは室温靭性に問題があり、実際に使用する際はReを添加することが一般的である。このため本研究ではReを添加したTi(C, N)-(Ti, W)(C, N)-W系サーメットを試作し、組織等を調べてみた。

実験 / Experimental

本研究では、粒径1μm前後のTi(C, N)、W、Reをボールミルで混合したものを加圧焼結することにより、サーメット素材を作製した。得られた素材についてTEM-EDS分析を行い、各相の分布や濃度、結晶構造などを調べた。

結果と考察 / Results and Discussion

得られた素材は図1~図3に示すようにTi(C, N)、(Ti, W, Re)(C, N)、W-Re合金相の3相から構成されており、Ti(C, N)-(Ti, W)(C, N)-Wサーメットとほぼ同じCore-rim微細構造を示すことがわかった。また図4に示すように(Ti, W)(C, N)／(Ti, W)(C, N)相の粒界には厚さ10nm程度の非常に薄いRe-rich層の存在が確認できた。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

図1　原料粉末の混合比TiC_0.5N_0.5-44.4W-15.6Re　(重量%)のサーメットのTEM像。Core相：Ti(C, N)、Rim相：(Ti, W, Re)(C, N)、金属バインダー相：W-Re合金。

図２　原料粉末の混合比TiC_0.5N_0.5-44.4W-15.6Re　(重量%)のサーメットのTEM-EDSマッピング像

図3　原料粉末の混合比TiC_0.5N_0.5-44.4W-15.6Re　(重量%)のサーメット中のCore-Rim構造とW-Re合金相のTEM像と各相の回折パターン。Core相とRim相はNaCl型結晶構造、W-Re合金はBCC型結晶構造。

図4　原料粉末の混合比TiC_0.5N_0.5-44.4W-15.6Re　(重量%)のサーメット中のCore-Rim構造のTEM-EDS線分析結果。Rim相とRim相の粒界に非常に薄いRe-rich層が形成されている。またOは元々原料粉末の表面等に付着、粉末内部に含有していたり、焼結時に混入した不純物成分である。

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

1. Takashi Murakami, Microstructural, mechanical, and high-speed cutting properties of Ti(C, N)–(Ti, W, Re)(C, N)–(W–Re) cermets with core–rim microstructure, Materials & Design, 256, 114337(2025).
   DOI: https://doi.org/10.1016/j.matdes.2025.114337
   

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

1. 村上　敬、「特異なCore-rim 微細構造を有する超高温用耐熱工具材料及びその工具の開発」、2025 年度第1 回固体潤滑研究会、2025年4月
2. 村上　敬、Jonny Herwan, 小倉　一朗、是永　敦、「特異なCore-rim 微細構造を持つ超耐熱工具材料Ti(C, N)-(Ti, W, Re)(C, N)-(W-Re)サーメットの組織、機械的性質及び切削特性」、トライボロジー会議2025春東京、2025年5月
3. 村上　敬、、Jonny Herwan, 小倉　一朗、「特異なcore－rim微細構造を持つ超耐熱工具用材料Ti(C, N)－(Ti, W, Re)(C, N)－(W－Re)サーメットの組織、機械的性質及び高速切削特性」、日本金属学会2025年秋期大会、2025年9月

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：1件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件