メルボルン工科大学: 超微粒子高強度チタン合金 3D プリント材料

メルボルン工科大学: 超微粒子高強度チタン合金 3D プリント材料
出典: マテリアルピープル

3D プリンティングは、複雑性が高く材料の無駄が少ない製品における従来の製造プロセスの優位性に挑戦しています。 3D プリントで製造されたチタン合金は、すでにさまざまな業界で使用されています。しかし、溶融金属 AM プロセス、特にチタン合金に特有の高い冷却速度と高い熱勾配により、通常、ほぼ完全に柱状の粒子になる傾向のある非常に微細な微細構造が生じます。積層造形されたチタン部品内の柱状粒子は、機械的特性に異方性をもたらす可能性があるため、望ましくありません。積層造形プロセスのパラメータを最適化することによってチタン粒子の等軸成長を促進するための条件を変更することは困難です。アルミニウムなどの他の一般的なエンジニアリング合金と比較して、微細構造を効果的に精製できる市販のチタン結晶粒微細化剤は現在のところ存在しません。

RMIT大学のマーク・A・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)が主導し、連邦科学産業研究機構(CSIRO)、クイーンズランド大学、ネバダ大学と共同で、凝固中の合金元素の分割により、レーザー内の高熱勾配の悪影響を克服できる、高い微細構造過冷却能力を備えたチタン銅合金の開発について報告します。積層造形中の溶融ゾーン。特別なプロセス制御やその他の処理を行わなくても、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。このアプローチは、共析金属を形成する他の合金システムにも適用でき、航空宇宙産業やバイオメディカル産業での応用が期待されます。関連する結果は、「超微粒子高強度チタン合金の付加製造」というタイトルでネイチャー誌に掲載されました。

画像とテキストのガイド


図1 Ti-6Al-4VおよびTi-8.5Cu合金の3Dプリント

図2 Ti-8.5Cu合金のSEM特性

図3 3DプリントされたTi-8.5Cu合金のTEM特性


図4 3Dプリント後のTi-Cu合金の機械的特性 文献リンク:超微粒子高強度チタン合金の積層造形(Nature、2019、DOI:10.1038/s41586-019-1783-1)


チタン合金、粒子、超微粒子

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