深セン大学付加製造研究所：高強度・低放射化鋼の3Dプリントにおける新たな進歩

出典：深セン大学付加製造研究所

低放射化フェライト/マルテンサイト（RAFM、Fe-Cr-CW-Mn-Ta-V）鋼は、固有の形状安定性、低い放射線膨張係数と熱膨張係数、強い放射線照射下での高い熱伝導率など、優れた熱物性を備えています。その低放射化成分は商業生産に適しており、核融合炉の好ましい構造材料であると考えられています。現在、世界各国では、日本のF82H、欧州のEUROFER97、米国の9Cr-2WVTa、中国科学院プラズマ物理研究所が開発したCLAM、中国科学院西南物理研究所と金属研究所が共同開発した低放射化鋼CLFシリーズなど、独自の知的財産権を持つRAFM鋼の開発が進められている。 RAFM鋼材の研究開発はますます成熟してきましたが、RAFM鋼を構造材料として使用した第一壁構造部品の加工および製造は依然として困難な問題です。第一壁の構造は複雑かつ精密であり、従来の製造方法では複数の処理ステップを経る必要があり、煩雑なプロセス、時間のかかる消耗品、高コスト、制御不能な欠陥などの問題に直面しています。

積層造形（3Dプリントとも呼ばれる）技術は、金型が不要、製造サイクルが短い、材料利用率が高い、ニアネット成形、あらゆる形状を作製できるなどの利点があり、従来の製造方法の欠点を解決し、核融合炉第一壁の複雑な構造部品の一体成形を実現することが期待されています。これまでの関連研究では、選択的レーザー溶融（SLM）技術を使用して核融合炉の第一壁の複雑な構造部品を製造する実現可能性が確認されています。しかし、SLMで形成されたRAFM鋼の強度は従来の方法で製造されたRAFM鋼よりも高いものの、可塑性は低いです（5％未満）。全体的な傾向として、RAFM鋼の強度と塑性は逆の関係を示しています。強度が高くなるほど、塑性の低下がより顕著になります。今後の作業では、合金の強度と塑性を同時に向上させ、核融合の使用条件の機械的特性の基本要件を満たすことが急務です。

業績の簡単な紹介<br /> SLM成形RAFM鋼の高強度と低塑性という不一致に対応するため、深セン大学付加製造研究所の老昌史と陳張偉の研究チームは、CLF-1鋼のSLMプロセスと微細組織および性能の制御について体系的な研究を行い、初めて異種デュアル/マルチモード微細組織設計の考え方をSLM成形高強度・靭性RAFM鋼の開発に導入しました。SLMプロセスパラメータとスキャン戦略の最適化に基づき、SLM成形CLF-1鋼は高強度（降伏強度1053MPa）と高塑性（伸び16.9％）を両立し、その総合強度と靭性は現在の文献で報告されているRAFM鋼よりも大幅に優れています。

図1. SLM成形CLF-1鋼の微細構造と組織
(a, j) 金属組織; (b, f, k, o) EBSD IPF 画像; (c, g, l, p) SEM 画像; (d, e, m, n) TEM 明視野画像; (h, q) 極点図; (i, r) 反極点図

S209とS98の微細組織と機械的特性を比較することで、SLM成形されたCLF-1鋼の強化および靭化メカニズムが明らかになりました。その高い強度は微細な結晶粒と微細なマルテンサイト層に依存しており、その高い可塑性は、このデュアル/マルチモード構造の転位優位の加工硬化能力の向上によるものです。この研究は、3D プリントされた高強度で強靭な RAFM 鋼の構造設計に重要な理論的基礎と技術的ガイダンスを提供し、制御可能な組織特性を持つ核融合炉の主要コンポーネントの統合成形を促進します。当該研究成果は、国際的に著名な学術誌「Materials Research Letters」（IF: 7.440）に掲載されました。

図2. SLM成形された高強度・高靭性CLF-1鋼の室温引張特性と文献で報告されている特性との比較

文献リンク:
選択的レーザー溶融法によって付加的に製造された、強度と延性に優れた低放射化フェライト/マルテンサイト鋼 (Materials Research Letters、2019、doi.org/10.1080/21663831.2019.1631224)

深セン大学付加製造研究所：高強度・低放射化鋼の3Dプリントにおける新たな進歩

GKN Powder Metallurgy と PostNord AB が協力し、3D プリント部品の新しい物流サービスを構築

志祥オプトエレクトロニクスは、第1回全国技術学校3Dプリント技術応用スキルコンテストの成功を支援しました。

3Dプリントがアブダビの医師らの珍しい心臓病の症例解決に貢献

年間300元という低価格で、3DプリントスライスソフトウェアVoxeldance Tangoの個人版がリリースされる

チタン合金の積層造形における AES の応用

科学者は3Dプリント技術とVR技術を使って癌を治療する

JEOL JAM-5200EBM 3DプリンターがAMS7032テストに合格し、航空宇宙用途に対応

ガートナーの予測: 3D プリントはビジネスモデルを変え、2021 年には航空機の 75% が 3D プリント部品を使用する

3Dソフトウェアのスペシャリストであるマテリアライズが、外科手術を簡素化するMimics Plannerをリリース

推薦する

南京航空航天大学の学者 Shan Zhongde 氏のチーム: 低圧アニーリングが 3D プリントされた CF/PEEK 複合材料の性能に与える影響

生体活性材料: 段階的な孔サイズを持つ DLP 3D プリントスキャフォールドが骨再生を促進

999元の3Dプリンターから年収60万元までの起業の旅

初めて皮膚に直接3Dプリントされた電子部品

ASTM Internationalが米国の潜水艦サプライチェーンの付加製造能力を向上させるための新たな戦略的コラボレーションを主導

中国製のFlashforge 3Dプリンターがヨーロッパやアメリカのユーザーに非常に好評で、世界中が夢中になっています

eSUNはRAPID + TCT 2023でさまざまな3Dプリント材料と関連業界の包括的なソリューションを紹介します。

研究者らがカスタムバッテリー用の多孔質グラフェン/PLAアノードを3Dプリント

Mass Portal が初の自動化 FDM 3D プリント生産システム Dynasty AMS を発表

マクドナルドは3Dプリントを使用して興味深いストップモーションアニメーション広告を制作しています

Creality が DIY デザイン愛好家に嬉しい Falcon2 レーザー彫刻機を発売

第二波：2021年に建設中の中国の主要な3Dプリントプロジェクト

科学技術革新を利用して職人の精神を書き記したYuerui 3D神翔龍は、「公園職人」の称号を獲得しました。

BMW が金属製 3D プリントルーフブラケットを大量生産し、Altair Enlighten 賞を受賞

マテリアライズの3Dプリントソフトウェアポートフォリオ