レーザー積層造形ジルコニウム系金属ガラスの緻密化、プロセス制御、機械的特性

レーザー積層造形ジルコニウム系金属ガラスの緻密化、プロセス制御、機械的特性
出典: Additive Manufacturing Master and Doctor Alliance

バルク金属ガラス (BMG) は優れた機械的特性を持つことで知られており、さまざまな分野で機械システムや機能システムの性能と効率を向上させることが期待されています。バルク金属ガラス (BMG) には大きな可能性があるにもかかわらず、従来の製造プロセスで製造できる部品のサイズが小さいため、その商業的応用は依然として制限されています。従来の方法では、非晶質構造を形成する鍵となる BMG の製造に必要な高い冷却速度 (10-106 K/s) を達成することが困難です。付加製造技術、特に粉末床溶融結合法 (LPBF) と指向性エネルギー堆積法は、必要な冷却速度を提供できることから注目を集めています。これらの技術の急速な発展により、大型で複雑な形状の BMG 部品の製造が可能になり、ガラス成形機の限界を打ち破り、BMG の商業的応用への新たな道が開かれました。

しかし、理想的な機械的特性(つまり、高密度かつ完全な非晶質)を持つバルク金属ガラス(BMG)を作製するために、積層造形技術を通じて処理パラメータを制御する方法は依然として課題となっています。ニューサウスウェールズ大学のジェイミー・クルジック教授率いる研究チームは、シドニー大学と共同で、LPBF製BMGの加工技術、微細構造、性能の関係について詳細な研究を行い、バルク金属ガラスBMGの製造技術と応用の展望を研究した。公式アカウント「Additive Manufacturing Master and Doctor Alliance」をフォローして、付加製造の研究とエンジニアリングの応用に焦点を当てた大量の付加材料を無料で入手しましょう。

研究チームは、BMG のガラス構造と機械的特性を理解し、制御することを目的として、2 種類の粉末 (1 つは粗くて酸素含有量が少ない粉末、もう 1 つは細かくて酸素含有量が多い粉末) が異なるレーザー出力とスキャン速度でどのように機能するかを研究しました。結果は、特定の組成(Zr59.3Cu28.8Nb1.5Al10.4)のバルク金属ガラス(BMG)に対して、高密度で完全な非晶質構造(X線回折によって確認)を生成するための大きな処理ウィンドウがあることを示しています。このプロセス ウィンドウ内で、マイクロ硬度、降伏強度、塑性ひずみなどのさまざまな BMG ガラス構造と機械的特性を得ることができます。
図 1. (a) 粒子サイズ 10-45 μm の AMZ4-F BMG 粉末の SEM 画像 (b) 粒子サイズ 25-63 μm の AMZ4-C BMG 粉末の SEM 画像 (c) 鉄基板上に印刷された正方形のサンプル、および (d) 1 つの正方形に 4 つの圧縮試験サンプルを配置した概略図 図 2. 異なるプロセスパラメータでの AMZ4-C 粉末 LPBF の XRD 非晶質度と相対密度 (%)
図 3. AMZ4-C 粉末の LPBF でさまざまなスキャン速度とレーザー出力で作製した BMG サンプルの研磨面 (印刷方向と平行) の多孔性と未融合欠陥。青枠で囲まれた 8 つの領域は、DSC と圧縮試験を使用してさらに分析されました。図 4. (a) 完全 XRD アモルファス サンプル (200 W、4000 mm/s) と (b) AMZ4-F 粉末を使用して作製したアモルファス サンプル (250 W、2500 mm/s) の HAZ の BSE-SEM 後方散乱画像。 (c) と (d) は、それぞれ (a) と (b) の四角で囲まれた領域の高倍率画像を示しています。この結果は、より広い処理ウィンドウ内で LPBF プロセス パラメータを調整することで、バルク金属ガラス (BMG) の微細構造と機械的特性をカスタマイズできることを示しており、この材料を産業界で幅広く応用するための重要な技術的基礎を提供します。公式アカウント「Additive Manufacturing Master and Doctor Alliance」をフォローして、付加製造の研究とエンジニアリングの応用に焦点を当てた大量の付加材料を無料で入手しましょう。

図5. LPBFで製造したBMGサンプル(0.6 mm×0.6 mm)の微小硬度マップと対応するスキャン速度およびレーザー出力 図6. 本研究で得られたLPBF AMZ4-Cサンプルの機械的特性とLPBF BMGの他の報告との比較 関連する研究結果は、「レーザー粉末床溶融結合プロセス制御によるZrベースのバルク金属ガラスの優れた機械的特性」というタイトルで、国際的なトップジャーナルであるActa Materialiaに掲載されました。

金属、工芸品、ガラス

<<:  クールイーグルテクノロジーのCEO、張宇氏:付加的材料と減算的材料の統合により、大規模で複雑な部品の成形と大量生産が可能になる

>>:  上海市奉賢区の2つの3Dプリントプロジェクトが「第14次5カ年計画重点研究開発計画の実証プロジェクト」に指定されました

推薦する

FlashForge テクノロジー 5 月ニュース概要

夏の暑さが続いていますが、フラッシュキャストの勢いは止まりません。本日、編集者が Flashforg...

Réplique が 3D プリントオンラインサービスプラットフォームに品質監視ツール RSure を追加

この投稿は Bingdunxiong によって 2022-10-6 13:15 に最後に編集されまし...

市販の「3Dプリントハウス」技術は、文化や観光の町のプロジェクトに初めて力を与えるかもしれない。

出典:中国電子商取引情報ネットワーク「特色ある町」という概念は、浙江省の指導者らが2014年10月に...

上海マンゲテクノロジーが「グローバルパートナーアライアンスプロジェクト計画」を正式に開始

出典:上海マンゲテクノロジー上海マンジテクノロジーは2021年5月より、世界的な3Dプリント業界のベ...

Nature サブジャーナル: LPBF TC4 チタン合金の強度と塑性のトレードオフの課題を人工知能で克服

2025年2月28日、アンタークティックベアは、韓国初の研究型科学技術大学院である韓国科学技術院(...

わずか899元、Ender-2 Proの新製品は若者向けに特別に設計されています

私たちは若者向けの最初の 3D プリンターと若者向けの製品を作りたいと思っています。楽しさこそが私た...

プロトラブズ、ユーザー向けの即時オンライン3Dプリント製造可能性分析サービス「DfAM」を開始

この投稿は Bingdunxiong によって 2023-2-21 17:23 に最後に編集されまし...

ピークが399元の価格でソニックブーム2.0 3Dプリントスポーツシューズを発売

2023年6月26日、南極熊は、ピークが最近ソニックウェーブシリーズの新しい3Dプリント運動靴、ソ...

ライブ放送:第2回SAMA国際フォーラム2017世界3Dプリンティング年次会議が上海で開催されました

会議テーマ:産業協力を深め、ウィンウィンの発展を実現し、一帯一路構想を支援する 会議時間:2017年...

「Design for Mars」3Dプリントコンテスト、火星は地球の2.0バージョンになるのか?

デザイナーは、未知の新世界に直面して、科学者以上に挑戦意欲の高い人々の集まりなのかもしれません。NA...

科学者は人間の心筋細胞を使って、何ヶ月も自律的に鼓動できる心臓室を3Dプリントする

出典:科技日報△鼓動する心臓細胞を含む3Dプリントされた心室。 画像出典: 英国「ニューサイエンティ...

募集:Gezhi Academy 2024 Arc Additive インターンシップ サマーキャンプ

イベント:2024年アークアディティブインターンシップ夏季キャンプ ゲジアカデミー 日時:2024年...

ハーバード・ビジネス・スクール: 3Dプリント食品の未来を探る

出典: 中国3Dプリンティングネットワーク「3D プリントパスタ – 食品業界における 3D プリン...