自然:超微細等軸粒子を使用した高性能チタン銅合金の3Dプリント

自然:超微細等軸粒子を使用した高性能チタン銅合金の3Dプリント
△チタン粉末と銅粉末を配合した3Dプリントチタン銅棒。 画像出典: RMIT 大学 金属付加製造 (MAM) は、特に航空宇宙、自動車、バイオメディカルの分野において、複数の業界の生産に革命をもたらしています。しかし、MAM が広く採用されるまでには、解決すべき技術的な問題がまだ多くあります。大きな障害の 1 つは、粒子構造の制御です。粒子構造の制御が不十分だと、高温割れなどの特性に影響を及ぼし、特に高性能合金では異方性の機械的特性が生じる可能性があります。現在業界で使用されている合金は、もともと従来の製造プロセス用に設計されたもので、MAM プロセス用に最適化されていませんでした。高性能部品の競争力のある製造方法として MAM の採用を最大化するには、高強度で最適化された凝固特性を備えた新しい合金が必要です。

数十年にわたって、微細かつ等軸の粒子が、例えばホール・ペッチ関係の強化を通じて、高温割れの傾向を減らし、その特性を改善できることが認識されてきました。しかし、MAM では、冷却速度が極めて速く、温度勾配が不均衡に凝固するため、粒子の主な特徴は柱状でテクスチャのある微細構造になります。したがって、MAM で等軸粒子を形成することは大きな課題です。アルミニウム合金のMAMに結晶粒微細化剤を添加することで微細な等軸結晶粒を得る技術は進歩しているが、チタンの結晶粒微細構造を効果的に微細化できる市販の結晶粒微細化剤はまだ存在しない。

RMIT 大学積層造形センターのマーク・イーストン教授とオハイオ州立大学のハミッシュ・L・フレイザー教授 (共同責任著者) の指揮の下、ドン・チウ博士とドゥヤオ・チャン博士は、連邦科学産業研究機構 (CSIRO)、クイーンズランド大学、ネバダ大学と協力し、MAM コンポーネント、特に軽量合金用の調整可能な微細構造を設計しました。

△RMIT大学のAdvanced Manufacturing Zone実験で使用されるTrumpf 3Dプリンター。出典: ロイヤルメルボルン工科大学 このプロジェクトの理論は、David StJohn教授らが提唱した相互依存理論に基づいています (Acta Mater. 2011, 59, 4907)。このチタン銅合金は、凝固中に合金元素が分散されるため、組織を過冷却する能力が高く、レーザー内の高熱勾配による悪影響を克服できます。印刷プロセスでは特別なプロセス制御やその他の処理は必要なく、印刷されたチタン銅合金試験片は完全に等軸の微細粒構造を持ちます。また、同様の処理条件下では、従来の合金と比較して、高い降伏強度や均一な伸びなどの優れた機械的特性も示します。これは、高い冷却速度と複数の熱サイクルを使用した超微細共析組織の形成によるものです。

2019年12月5日、南極熊は、関連する研究成果が最近「超微粒子高強度チタン合金の付加製造」というタイトルで学術誌「Natrue」に掲載されたことを知りました。

△Ti-6Al-4VおよびTi-8.5Cu合金の3Dプリント


△ 3DプリントTi-Cu合金の機械的特性 記事に記載されているように、MAMプロセスで製造されたTi-Cu合金は、完全に微細な等軸一次粒子と共析ラメラを持ち、優れた機械的特性を持っています。実験により、MAM は複数の微細構造の長さスケールで調整可能な微細構造を実現できることが示されています。提案された新しい合金設計戦略は、合金元素の熱力学と MAM の凝固条件の相乗的な制御に重点を置いています。著者らはまた、この合金設計コンセプトが他の合金システムにも適用され、将来的には MAM 用のより高性能なエンジニアリング合金が開発されることを期待しています。

記事リンク: https://www.nature.com/articles/s41586-019-1783-1


医学、自動車、生物学、航空、宇宙

<<:  中国薬品監督管理局は「受動型インプラント骨、関節、口腔添加物製造医療機器の登録に関する技術審査原則」を発行した。

>>:  グローバル3Dプリント織物研究成果展示

推薦する

2020年天津付加製造産業フォーラムが成功裏に開催されました

2020年8月16日、南極熊は天津ラジウムレーザーテクノロジー株式会社で「第2回付加製造産業フォー...

ベクター、3Dプリント部品を搭載した超小型衛星の打ち上げに成功

現在、宇宙船の製造に3Dプリント技術を使用するすべての機関や企業の中には、NASA、欧州宇宙機関(E...

臨床3Dプリント技術の発展を促進するため、2022年整形外科臨床およびデジタル技術サミットフォーラムが成功裏に開催されました。

出典: Sina 3D周知のとおり、低侵襲性、精密性、インテリジェント性を備えた手術は、現代の外科手...

世界の高速光硬化3Dプリンター8台の比較とランキング、北京製は最速が1200mm/時

米国のCarbon社が高速光硬化型3Dプリント技術の魅力を実証して以来、世界中の企業が次々とさまざま...

BIOLIFE4Dとノースウェスタン大学が協力して移植可能な3Dプリント人間の心臓を開発

3D バイオプリンティングと組織工学を専門とする医療技術企業 BIOLIFE4D は、最近締結した...

3D プリンティングとインダストリー 4.0: 製造革命の到来

出典:中関村オンライン世界の製造業は変革を遂げており、メディアではインダストリー 4.0 と呼ばれる...

3Dプリントされた金属ガラスはより効率的な電気モーターにつながる可能性がある

ノースカロライナ州立大学の研究者らは、より効率的な電気モーターやその他のデバイスの製造に使用できる鉄...

700ドルのオスプレーバックパックは、3D通気性パッドを無償で開発しており、注目を集めている。

南極熊紹介: 2022年3月17日、Osprey Unltdは通気性と軽量性に優れたライナーを備えた...

三畳紀T21 FIHの結果が発表され、3Dプリント結腸標的薬物送達プラットフォームの実現可能性が検証されました

出典: メディカルキューブ2023年7月20日、南極熊は、南京三極製薬科技有限公司(略称「三極」、英...

エンビジョンテックと日本のリコーが協力し、デスクトップメタルが中部大西洋岸で販売開始

日本のリコーが3DプリンターメーカーのEnvisionTECと販売契約を締結<br />...

フランスのAddUpが金属3DプリントサービスプロバイダーPoly-Shapeを買収

2018年9月19日、アンタークティックベアは海外メディアから、産業用3Dプリンターサプライヤーの...

3Dプリント教育の発展動向

現在、3Dプリントの教育と市場の需要の間に大きなギャップがあるため、中国市場で人気のある多くの3Dプ...

米国のファウンドリ3Dプリンター企業ExOneは、第2四半期の売上高が38%増の1180万ドルだったと発表した。

2016年8月10日、アンタークティックベアは、ナスダック上場の3Dプリント企業ExOneが第2四...

BMF Precisionとジョージア工科大学が共同でライフサイエンス、医療、マイクロナノ製造の発展を推進

出典: MF Precision 2023年8月28日、アンタークティックベアは、BMFとジョージア...