精製リサイクルアルミニウムの積層造形法によるAl-Ce-Mg合金の特性に関する研究

精製リサイクルアルミニウムの積層造形法によるAl-Ce-Mg合金の特性に関する研究
出典:スペシャルキャスティング

機能材料や構造材料の代替元素として、希土類 Ce は豊富に存在し、比較的安価であるため、より高価な材料を置き換えることができ、一連の新しい Al 合金における主要な合金元素としての可能性を示しています。 Al-Ce 合金は、従来のアルミニウム合金と比較して、極限強度、鋳造性、熱安定性に優れているため、大きな注目を集めています。 Al-Ce 金属間化合物は、Mg、Si、Fe、Cu と相溶性があり、三元相または四元相を形成し、高温での流動性、鋳造性、機械的特性が向上します。さらに、Al-Ce ベースの合金は流動性と鋳造性に優れており、熱間割れや割れを軽減できるため、積層造形に適した候補であると考えられています。研究により、Al-Ce 二元合金は優れた付加製造成形性を備えており、鋳造品には亀裂や明らかな気孔がないことがわかっています。



Ti と Mn はアルミニウム合金の結晶粒微細化によく使用されますが、アルミニウムスクラップの精製が難しいため、リサイクルには大きな課題があります。 Ce は化学活性が高く、Ti または Mn と三元系の準安定相を容易に形成するため、Al-Ce ベースの合金の機械的特性に影響を及ぼす可能性があります。

現在、Al-Ce 系合金の不純物と機械的特性に関する研究報告はほとんどありません。これを基に、中山大学の孟凡強教授と彼のチームは、指向性エネルギー堆積法による積層造形と従来の熱間押し出しプロセスを使用して、Al-Ce-Mgバルク試料を作製し、TiとMnの不純物がAl-Ce-Mg試料の微細構造と機械的特性に与える影響を調査することを目指しました。研究結果は、「微量TiおよびMn添加が積層造形法で製造されたAl-Ce-Mg合金の微細構造と機械的特性に与える影響」というタイトルでJournal of Materials Scienceに掲載されました。


結果は、ACM 粉末と ACM-Ti 粉末の両方が優れた成形性を持ち、指向性エネルギー堆積処理に適していることを示しています。指向性エネルギー堆積法による積層造形の凝固速度が遅いため、Al11Ce3 粒子の平均サイズは熱間押し出し試験片よりも大きくなり、AM ACM 試験片の引張強度は低くなり、伸びは高くなります。 TiとMnの添加はバラ状のAl20Ce(Ti, Mn)2相の形成を促進し、Al-Ce-Mg合金の伸びを大幅に減少させます。 AM 中、脆い樹枝状結晶 Al20Ce(Ti, Mn)2 粒子の周囲で亀裂が発生し、伝播する傾向があります。

粉末、金属、レーザー

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