北京航空航天大学：高性能マグネシウム合金のアーク積層造形：欠陥、微細構造および機械的特性

出典: AMF Additive Manufacturing Frontier

ハイエンドの航空宇宙機器の大型構造部品では、材料の軽量化と高性能化に対する要求が高まっています。高性能マグネシウム合金は、打ち上げロケットのキャビン、衛星ブラケット、エンジンブレーキなどの部品に重要な応用価値を持っています。アーク積層造形は、成形原理、構造、性能統合設計の次元からマグネシウム合金部品の高性能製造のための新たな探究分野を開拓しました。

アルミニウム合金、チタン合金、ニッケル基合金などの他の金属材料と比較すると、マグネシウム合金のアーク積層造形に関する研究はまだ探索段階にあります。アーク積層造形に使用できるマグネシウム合金の種類は限られているため、高性能航空宇宙部品のさまざまな使用環境のニーズを満たすことは困難です。成形プロセスにおける冶金欠陥を完全に排除することは難しく、形成メカニズムはまだ解明されていません。非平衡凝固中の微細構造の進化と後処理技術が微細構造と特性に与える影響については、さらに詳細な研究が必要です。

アーク積層造形専用のマグネシウム合金元素組成を設計し、高性能マグネシウム合金線製造技術を開発し、積層造形用マグネシウム合金の種類を拡大します。
アーク熱源を改良し、プロセスパラメータを調整することで、アーク-液滴-溶融池熱物理プロセスの安定性を向上させ、マグネシウム合金のアーク積層造形プロセス中の非平衡凝固における欠陥抑制と微細構造制御の問題を解決し、マグネシウム合金部品のクロススケール形状制御を実現できます。

マグネシウム合金のアーク積層造形用のカスタマイズされた後処理技術を研究し、マグネシウム合金の性能をさらに向上させ、マグネシウム合金の応用範囲を拡大します。

マグネシウム合金のアーク積層造形プロセスにおける関連熱源のエネルギー入力の調整モデルを確立し、アーク/金属相互作用挙動とエネルギー吸収メカニズムを明らかにし、マグネシウム合金アーク積層造形のプロセス、構造、性能と性能向上メカニズムの本質的な関係を明らかにし、航空宇宙における高性能マグネシウム合金のアーク積層造形に理論的ガイダンスを提供します。

図1 アーク積層造形法による高性能マグネシウム合金の研究状況図2 アーク積層造形法による高性能マグネシウム合金の研究展望
著者チームについて

Qi Bojin（連絡先著者）は、北京航空航天大学機械工学・自動化学院の教授および博士課程の指導者であり、中国機械工学協会溶接学会の理事です。彼は長年にわたり、溶接技術と設備、高度な電力変換技術とその応用の研究に取り組んできました。彼は、国家 863 プログラム、国立自然科学財団、主要な科学技術プロジェクトなどのプロジェクトを統括しました。宇宙帰還カプセル溶接プロセス設備、航空ダクト高周波誘導ろう付け技術設備、超音速パルス矩形波アーク溶接デジタル電源設備と新プロセス、溶接/積層造形用電子ビーム源設備の研究開発成果は、我が国の航空宇宙分野の複数の製品の生産と製造に成功裏に応用され、多くの省や省庁の科学技術賞を獲得し、30件以上の認可された発明特許を取得しました。

Qianhui Cao (第一著者) は、北京航空航天大学機械工学・自動化学院の博士課程の学生です。彼女は主に、高強度・高靭性マグネシウム合金のアーク積層造形技術の研究に従事しています。彼は、Additive Manufacturing、Journal of Alloys and Compounds、Applied Surface Science、Additive Manufacturing Frontiersなどの国際的に権威のあるジャーナルに第一著者として9本の論文を発表しており、中国国家自然科学基金や航空宇宙科学技術大学共同イノベーション基金などのプロジェクトに参加しています。彼は、第9回国際溶接科学工学会議（WSE2023）の若手研究者賞、第4回北京・天津・河北大学大学院溶接学術フォーラムの優秀学術報告賞、博士課程学生のための国家奨学金、北京航空航天大学博士課程新入生奨学金、北京航空航天大学優秀学術革新業績賞など、数多くの栄誉を獲得しています。

引用論文
Qianhui Cao、Bojin Qi、Caiyou Zeng、Qingfu Yang、Zihao Jiang、Ruize Zhang、Yong Xie、Fude Wang、Baoqiang Cong。「マグネシウム合金のワイヤーアーク指向性エネルギー堆積：欠陥、マクロ/ミクロ構造、および機械的性能」。Additive Manufacturing Frontiers、2024、200166。

https://doi.org/10.1016/j.amf.2024.200166.

記事リンク:
https://www.sciencedirect.com/sc ... i/S295043172400056X‍

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