南京工科大学のチームはPREPプロセスを使用して高品質のチタン合金粉末を製造しています

南京工科大学のチームはPREPプロセスを使用して高品質のチタン合金粉末を製造しています
出典:南京商事

最近、南京理工大学のチタン合金材料の基礎研究チームは、レーザー溶融堆積技術で製造された新しいタイプのTi-Fe合金を提案しました。この合金では、適量のBが添加されており、積層造形チタン合金の構造の制御を実現し、等軸結晶の形成を促進し、チタン合金積層造形の凝固プロセス中の自発核生成不足によって引き起こされる柱状結晶の問題を効果的に克服しています。同時に、合金はそれぞれ鋳造と鍛造によって製造されました。比較すると、レーザー堆積法で製造されたTi-Fe-B合金は、引張強度が779MPaで、鍛造合金の引張強度の1.5倍、鋳造合金の1.7倍であり、機械的性質が優れていることがわかりました(図1を参照)。



図1 異なる製造プロセスにおけるTi-Fe-B合金の応力-ひずみ曲線(a)と機械的性質(b)
研究では、鋳造凝固過程でTi-Fe-B合金中にTiB相が生成され、低い冷却速度で幅広い針状構造に成長すると考えられています。鍛造プロセスでは、温度がTiB相の融点よりはるかに低いため、針状構造は変形プロセス中にのみ機械的に破壊され、比較的短い構造が生成されます。粉末製造プロセスでは、粉末製造用のTi-Fe-B合金鍛造棒が高速冷却で再溶融および再結晶化プロセスを経ます。鍛造棒内の針状のTiB析出相は不均一に分布しているため、一部の粉末粒子にのみTiB相が観察され、Bに富む粒子はネットワーク構造を形成しますが、得られた粉末は後処理後に混合され、レーザー溶融堆積中に再溶融され、TiB析出相がマイクロ溶融プールに再分布して、より連続的で微細な構造を形成します(図2を参照)。

図2 異なる方法で作製されたTi-Fe-B合金のマクロ組織とミクロ組織(a、b、c)レーザー溶融堆積、(d、e)鋳造、(f、g)鍛造
上記の研究成果は、Niu Jingzhe博士によってトップジャーナルComposites Part Bに「鋳造、鍛造、レーザー溶融堆積法で製造されたB改質Ti-Fe合金の微細構造と機械的性質」というタイトルで発表されました。この研究は、チタン合金基礎研究チームと南京尚済応用研究チームが共同で完成させました。

記事リンク: https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2021.108854

上記研究におけるレーザー溶融堆積原料である Ti-Fe-B 合金粉末は、PREP プロセスによって調製されました。粉末材料の調製とレーザー溶融堆積プロセスは、南京尚基で完了しました。使用した粉末の形態、粒度分布、微細構造を図 3 と 4 に示します。

図3 Ti-Fe-B合金粉末の粒子形態(a)と粒度分布(b)
図4 PREP法で作製したTi-Fe-B合金粉末の微細構造
南京理工大学、チタン合金、PREP

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