Establishment of the technique to consolidate powder into three-dimensional shape by the shearing plastic deformation

点击翻译按钮获取中文摘要

本課題は金属粉あるいは金属などの固体材料の混合粉に圧縮荷重を与えた状態で圧縮荷重とは異なる方向にせん断力を加えることにより、原料粉末同士の接合（固化）と成形体内の結晶粒の微細化が同時に可能となる成形手法の高度化に関する研究である。この粉末固化手法は、従来のレーザー加熱や衝撃などの高エネルギー加工プロセスとは異なり、２軸応力を連続して付与することにより粉体を溶融せずに固化する特徴を有することが特徴であるが、本研究では粉末粒子間で起こる準静的過程を詳細に制御することによって、こすり合わされた粉末原料が互いに接合する現象をモデル化し、個々の接合現象を立体造形に展開するための基礎技術の獲得を目指している。研究初年度は金属粉末の固化条件ならびに成形体の機械的特性に影響を与える結晶組織と成形条件を検証し、粉末の力学的プロセスと成形体のマクロ特性パラメータの相関を明らかにした。研究２年度には、成形条件による形成される微細組織の違いに着目し、せん断応力の付与過程が粉末の接合に及ぼす影響を評価した。また、混合素粉末成形体における原子拡散と合金組織の形成について、常温・加熱プロセスを併用した多段成形プロセスによる結晶粒界制御ならびに難成形金属の塑性接合の検証により、ミクロな粒子間接合現象とマクロな材料特性の観点からその可能性について明らかにした。研究３年度には本手法と他の粉体成形手法や強ひずみ加工による粒子の接合性について検証し、押出成形の手法を応用することによって従来よりも厚みのある成形体作製の可能性を見出した。研究４年度には、成形プロセスにより導入されるせん断ひずみ量と機械的特性の相関について、成形温度による成形性や成形体の材料特性の違いから調査した。常温成形と温間成形を組み合わせた手法で固化成形を行い，温間成形と酸化物生成の抑制が成形体への大ひずみ導入に有効であること明らかにした。