研究者はSLM技術を使用して単結晶ニッケルを3Dプリントし、将来的には金属合金に広く使用されるようになる。

研究者はSLM技術を使用して単結晶ニッケルを3Dプリントし、将来的には金属合金に広く使用されるようになる。
この投稿は Bingdunxiong によって 2022-6-14 19:52 に最後に編集されました

2022年6月14日、アンタークティックベアは、日本の研究者グループが選択的レーザー溶融(SLM)技術を使用して、純粋なニッケルベースの材料を使用して単結晶構造を3Dプリントする研究を行っていることを知りました。

インコネルなどのニッケルベースの超合金の 3D プリントの需要は、長年にわたって増加しています。これらの高温金属は、通常、優れた機械的特性、耐腐食性、耐クリープ性を備えており、通常は 500°C を超える温度範囲で動作します。そのため、航空宇宙分野で好まれる材料であり、タービンブレードなどのジェットエンジン部品の製造に広く使用されています。

単結晶タービンブレードは、結晶タービンブレードよりもはるかに高い温度で動作することができます。しかし、これまでのところ、このニッケルベースの単結晶高温合金の 3D プリント技術を実現するのは困難でした。これらは電子ビーム溶融 (EBM) で処理できますが、SLM などのレーザーベースの技術では通常、単一のシード結晶 (ビルド プレート) を使用する必要があります。

△フラットトップレーザープロファイリングを使用して、単結晶ビルドプレートを必要とせずに単結晶ニッケルを3Dプリントします。
粒形成の制御が困難<br /> SLM を使用して印刷する場合、部品の粒界、ひずみ抑制、テクスチャの均一性を厳密に制御するのは難しいプロセスです。これは、この技術に固有の急激な熱勾配によるもので、最上層は急速に加熱され、下層はより低温で、2 つの層間の熱伝導率は限られています。

熱サイクルを繰り返すと、大きな歪みと転位密度が生じ、内部の動的結晶化と新しい粒子の形成につながります。より正確な微細構造制御、特に単結晶を得るには、スキャン戦略を微調整するか、最初から単一の種結晶を使用する必要があります。

研究者らによると、ガウスベースのビームプロファイルはSLMのテクスチャと微細構造を制御するために一般的に使用されているが、トップハットビームプロファイルについてはまだ研究が行われていない。

研究の詳細は、「フラットトップレーザービーム選択的レーザー溶融による純ニッケル単結晶の製造」と題された論文に記載されています。 https://www.sciencedirect.com/sc ... S2772369022000408#! (転送するにはここをクリック)
均質な単結晶ニッケルの 3D プリント<br /> この研究では、日本のチームはSLM Solutions SLM 280 HLプリンターを使用して、Ar環境で純ニッケル構造を製造しました。まず、多結晶ニッケル板を使用して単一のフラットトップレーザートラックの動作を調べ、これによりチームはその後の溶融プールの形状を推定することができました。

多結晶ステンレス鋼 304 ビルド プレートに印刷しながら、溶融プールの深さを測定し、溶融プールの形状を観察します。 Ni 製の円筒形試験片をそれぞれ研磨し、走査型電子顕微鏡 (SEM) 画像と電子後方散乱回折 (EBSD) を使用して微細構造を研究しました。

平面溶融プールを最適化することで、チームは単結晶ビルドプレートに頼ることなく、純ニッケルで作られた均質な単結晶構造を 3D プリントすることに成功しました。

研究者らは、この研究は、SLM プロセス、特に単結晶構造の確保において、さまざまなパラメータを使用して微細構造とそれに関連する特性を制御する方法について新たな洞察を提供すると述べています。今後の研究では、この発見はより広範囲の金属合金に適用される予定です。

△ (ac) FT1、(df) FT2、(gi) ガウス分布で構築された G1 のカーネル平均偏差マップ (KAM)
金属3Dプリントの研究<br /> 清華大学とシンガポール国立大学のチームは最近、流体の流れが金属3Dプリント部品の機械的特性に与える影響を研究しました。温度勾配や凝固速度などの要因は十分に研究されてきましたが、この技術コンポーネントの溶融プール内の流体の流れの影響は調査されていません。

一方、国際的な研究者チームは最近、印刷された部品の欠陥をよりよく理解するために、金属 3D 印刷の背後にある基礎物理学をさらに詳しく調査しました。部品の性能が重要となる重要な業界では、多孔性によって印刷できる部品の種類が制限される可能性があります。したがって、3D プリンティングにおける欠陥予測と軽減の技術をさらに向上させ続ける必要があります。



金属 3D プリント、合金、技術、開発

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