華中科技大学の劉林教授のチーム：高エントロピー合金複合材料の付加製造のレビュー

出典：中国非鉄金属学会誌

高エントロピー合金複合材料は、その優れた総合的な機械的特性により研究者から広く注目を集めていますが、ほとんどの高エントロピー合金は溶融流動性が低い固溶体であり、鋳造が困難です。積層造形技術とは、複雑な構造部品の直接成形を実現できる層ごとの成形技術です。そのため、近年では、高エントロピー合金とその複合材料を製造するための積層造形技術の応用に焦点を当てた研究がますます増えており、これらの研究は、高エントロピー合金とその複合材料の成形加工とエンジニアリング応用の基礎を築くものとなるでしょう。

中国非鉄金属ジャーナルに掲載された記事「高エントロピー合金複合材料の付加製造：レビュー」では、粉末調製、微細構造、機械的特性など、高エントロピー合金複合材料の付加製造における最新の進歩について体系的に要約およびコメントし、高エントロピー合金複合材料の付加製造の現在の問題と将来の開発方向について議論および展望しています。

論文リンク: https://www.sciencedirect.com/sc ... i/S1003632622660862

積層造形技術は、複雑な形状の部品を直接成形することができる新しい加工方法です。高エントロピー合金複合材料の主な付加製造技術には、粉末床溶融付加製造 (LPBF) 技術 (図 1) と直接エネルギー堆積付加製造 (DED) 技術 (図 2) の 2 つがあります。

図 1 粉末床融合積層造形技術: (a) レーザー粉末床融合技術、(b) 電子ビーム粉末床融合技術図 2 直接エネルギー堆積積層造形技術: (a) 原料としての金属線、(b) 原料としての粉末粉末床融合積層造形技術は、レーザーまたは電子ビームをエネルギー源として使用します。成形プロセス中、エネルギー源はコンピューター制御下で単層粉末床上の領域の一部を選択的に溶かします。その領域が固化した後、層ごとに積み重ねられ、最終的に必要な部品が得られます。この技術は、加工精度が高く、冷却速度が速く、組織構造が細かく、組成が均一であるなどの利点があり、高性能の複雑な構造部品の成形に適しています。直接エネルギー堆積法による積層造形技術は、レーザー、電子ビーム、アークなどのエネルギー源と金属粉末または金属線を原料として利用します。金属原料を溶かして液滴にし、一定の順序で堆積させて設計形状の部品を形成します。この技術は成形速度が速く、大型部品の加工に適していますが、成形精度は粉末床溶融積層造形技術ほど良くなく、目標精度を達成するには後続の機械加工が必要になることがよくあります。積層造形技術の登場により、大型で複雑な形状の高エントロピー合金複合部品の直接成形が容易になりました。従来の鋳造成形技術と比較して、高エネルギービーム積層造形技術は、高エントロピー合金およびその複合材料の成分偏析を効果的に抑制し、粒子を微細化し、粒子内部に独特の下部構造（細胞構造など）を形成できます。これらの特性により、成形部品はより優れた強度と靭性（図3）、より高い硬度と耐摩耗性などを得ることができます。

図3 積層造形法で製造された高エントロピー合金複合材料の機械的特性の比較：（a）降伏強度-伸び、（b）引張強度-伸び
研究の結論 高エントロピー合金複合材料の付加製造は、構造材料と機能材料の両方で幅広い応用の見通しを持っていますが、この分野の開発は成熟しておらず、未解決の問題がまだ多く残っています。今後の研究では、以下の点に焦点を当てる必要があります。
1) 低温から高温までの異なる温度における複合材料の機械的特性とその変形メカニズム。
2) 高エントロピー合金複合材料の微細構造と機械的特性に対する後処理の影響
3) 複合材料の破壊靭性、疲労、高温クリープなどの使用性能に関する研究。
4) 軽量高エントロピー合金複合材料および耐火高エントロピー合金複合材料の付加製造。

引用形式
オスマン・ハムザ、リウ・リン。高エントロピー合金複合材料の付加製造：レビュー[J]。中国非鉄金属学会誌、2023、33(01):1−24

研究チーム<br /> チームリーダー：劉林教授

華中科技大学材料科学工学部の劉林教授チームは、材料成形と金型技術国家重点実験室の主任教授チームです。彼らは主に、アモルファス合金、高エントロピー合金などの新しい金属材料の製造、成形、構造、特性に関する研究に従事しています。彼らは基礎研究に重点を置きながら、研究成果の転換と応用にも注目しています。現在、常勤職員は4名（教授3名、准教授1名）です。ポスドク研究員4名、博士課程・修士課程学生20名以上が在籍し、若手・中堅研究者を中心に勤勉かつ実践的な研究チームです。研究室の研究方向は、1)先進金属材料（アモルファス合金、高エントロピー合金、新型高温合金など）の研究開発、2)先進金属材料のインテリジェント成形技術（レーザー3Dプリント、超音速溶射、コールドスプレー、マグネトロンスパッタリング）、3)先進金属材料の構造と特性、4)ナノ多孔質金属材料とその触媒特性、5)先進金属材料のNMR研究などです。当研究所は、材料の準備、構造特性評価、性能試験のための完全な実験プラットフォームを独自に所有しています。当研究室は、国家973プロジェクト、国家重点研究開発計画、中国国家自然科学基金の重点研究計画、重点プロジェクト、重点基金、総会前研究重点プロジェクトなど、数十の重要プロジェクトを相次いで遂行してきました。チームメンバーは、Nature、Nat Comm、Sci Adv、Acta Mater、Corr Sciなど、材料科学および工学分野の重要な学術雑誌に300件以上の論文を発表し、30件以上の国家発明特許を取得しています。研究成果は、教育部自然科学賞で2等賞、重慶市自然科学賞で2等賞、湖北省自然科学賞で3等賞をそれぞれ受賞しました。
第一著者: 博士課程学生 Hamza OSMAN

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