SUSTechの王帥のチームは、3Dプリントされた金属の機械的特性の予測モデルを提案した。

SUSTechの王帥のチームは、3Dプリントされた金属の機械的特性の予測モデルを提案した。
出典:南方科技大学

2022年5月、南方科技大学機械エネルギー工学部の王帥准教授らの研究チームは、金属積層造形の分野で研究を進め、関連論文「レーザー粉末床溶融結合法で製造したインコネル718合金の転位細胞パターンの進化」が積層造形分野のトップジャーナル『Additive Manufacturing』に掲載された。研究チームは、3Dプリント金属の機械的特性予測モデルを提案しました。これは、3Dプリント金属の性能制御理論の発展に役立ち、航空宇宙、新エネルギーなどの重点分野の主要機器の高品質な統合「形状制御-特性制御」製造を実現します。



転位は結晶材料における微細な欠陥です。転位の密度、分布、特性サイズは結晶材料のマクロ的な機械的特性に大きな影響を与えます。金属 3D プリントは、新しいデジタル高度製造技術です。粒子内部の典型的な下部構造である転位セル構造は、3D 印刷技術を使用して製造された合金では一般的です。研究により、3Dプリント合金の強度向上の主な理由は転位セル構造であることが示されていますが、塑性変形中の転位セル構造の進化法則はまだ不明です。転位セル構造の進化法則を理解することは、材料強化メカニズムと加工硬化挙動を理解する上で非常に重要です。

インコネル 718 合金は、最も広く使用されている高温合金の 1 つです。600°C を超える温度でも優れた強度、疲労寿命、耐腐食性、耐クリープ性を備えており、航空宇宙産業や石油・ガス産業で広く使用されています。研究チームは、マルチスケール特性評価方法を使用して、レーザー粉末床溶融技術によって製造されたインコネル718合金の微細構造特性と引張変形中の転位細胞構造の発達法則を体系的に研究しました。研究では、インコネル 718 合金には転位構造が豊富に存在することが判明しました (図 1)。転位セル構造は引張変形中に自己分化して進化しません (図 2)。これは、金属が激しい変形を受けた後に生成される転位セルとは異なります。引張変形プロセス中、合金の塑性変形モードは主に転位滑りによって支配され、変形双晶も高ひずみレベルでの協調塑性変形に関与します。研究結果によると、転位セル構造の強化メカニズムはテイラー式やホールペッチ式では単純に説明できないことが分かりました(図3)。


図1. レーザー粉末床溶融法で作製したインコネル718合金の転位構造が豊富


図2 異なるひずみ下での転位セル構造の形態:A1-A2、ε=5%、B1-B2、ε=10%、C1-C2、ε=20%、D1-D2、ε=34.2%(破壊までのひずみ)。


図3 転位セル構造サイズと流動応力の関係

南方科技大学機械エネルギー工学部研究助教授の何明林氏が本論文の第一著者であり、王帥氏が本論文の責任著者である。 SUSTech は、こ​​の論文の最初のユニットです。このプロジェクトは、中国国家自然科学基金と深セン市科学技術イノベーション委員会の支援を受けて実施されました。



論文リンク: https://www.sciencedirect.com/sc ... i/S221486042200238X



研究、金属、SUSTech

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