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ベースのアモルファス金属（金属ガラス）合金を3Dプリントした。研究者らは、鋳造限界厚さの15倍の厚さの鉄合金を製造した。

（写真：ザイナブ・マブーバ）

非晶質金属は金属ガラスとも呼ばれ、無秩序な原子スケールの構造を持つ固体金属材料です。固体状態では非晶質であり、優れた電気伝導性を持つため、変圧器に有用です。一部の研究者は、アモルファス金属を人間のインプラントの生体材料として使用することを研究しています。

アモルファス金属を製造する際の問題は、結晶構造の形成を防ぐために急速に冷却する必要があることです。このため、科学者は通常、非晶質金属を非常に薄い層でしか作ることができません。

しかし、ノースカロライナ州立大学の研究者たちは、3Dプリント技術を使用して、材料の臨界鋳造厚さを超えて、より大規模に金属ガラスを製造する方法を発見した可能性がある。

「付加製造、つまり3Dプリンティングを使って、鋳造の臨界厚さよりも大きなスケールで金属ガラスを製造するというアイデアは、10年以上前からありました」と、博士号を持つザイナブ・マブーバ氏は説明する。「しかし、これが実現可能であることを示す最初の発表された研究です。私たちは、鋳造の臨界厚さの15倍のスケールでアモルファス鉄合金を製造することができました。」

金属ガラスの 3D 印刷プロセスは、20 ミクロンの金属粉末の層を 1 層ずつ溶かして作られます。層が薄いため、金属は非常に速く冷却され、非晶質で非結晶性の性質を維持します。しかし、他の印刷技術のように明確な層構造を作成するのではなく、このプロセスでは均質な金属ガラスの物体が生成されます。

（写真：ジョージ・ストバート/Wikipedia）
「これは、これが実現可能であるという概念実証だ」とノースカロライナ州立大学産業システム工学部の著名な教授、エドワード・P・フィッツ氏は語った。「この技術をアモルファス合金の製造に使用できない理由はない。」

「一部の金属ガラスはすでに電気モーターへの利用に大きな可能性を示しており、廃熱を減らし、電磁場からのより多くの力を電気に変換する」とハリソン氏は付け加えた。

研究者たちは、特定の用途に最適な合金組成を見つけるために試行錯誤を続ける必要があるが、この研究によって、耐摩耗性材料、高強度かつ軽量の 3D プリント構造を作成する大きな機会が生まれると信じている。

「付加製造技術なので、さまざまな複雑な形状の金属ガラスを製造でき、さまざまな用途での有用性にも貢献します」とハリソン氏は語った。

この研究結果は、Applied Materials Toda誌に掲載された研究論文にまとめられています。
「臨界鋳造厚さを超える鉄系バルク金属ガラスの付加製造」https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S2352940717303918

出典: 3ders

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