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Dissimilar metal deposition with a magnesium and titanium-based alloy using wire and arc additive manufacturing

使用线材和电弧增材制造技术沉积镁和钛基合金的异种金属

基本信息

批准号：
20J11467
负责人：
永松秀朗
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Tokyo University of Agriculture and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

軽量・高比強度特性を有するマグネシウム（Mg）合金と耐摩耗性・耐食性に優れたチタン（Ti）合金の異種金属造形は付加価値が高く，多方面から製品開発が望まれている。そこで，溶接技術をベースとした金属3Dプリンティング技術である，ワイヤ＋アーク放電式付加加工技術を用いて，Ti-Mg合金の異種金属積層法の確立を目的とした複数の研究課題に取り組んだ。①　Mg合金は融点および溶融時の動粘性が低いため，造形物の形状精度が低下しやすい。そこで，Mg合金を迅速かつ高精度造形を可能とする，Mg合金の強制冷却手法を開発した。造形物の温度の低下，形状精度の改善，結晶粒径の微細化を達成することができた。研究成果は国際論文誌にて発表した。②　Mg，Ti合金は溶融接合が困難である組合せとして知られている。そこで，アルミニウム（Al）合金を中間材として使用した，Ti-Al-Mg合金の異種金属積層における基礎的な造形特性を調査した。十分な結合強度を得るには至らなかったが，強度低下の主要因である界面での反応層厚さを低下させることに成功した。また，接合状態は悪いものの，ワイヤ材相当の成分組成を有したTi造形部を異種金属上面に堆積できる条件範囲が存在することを明らかにした。Ti-Al合金とAl-Mg合金における研究成果はそれぞれ国際会議で報告した。③　②より，従来の冶金的結合によるアプローチでは高い結合強度を得ることは困難であると判断した。そこで，2つの金属材料を交互に堆積し，両材料の造形部が入り組んだ構造体を造形する手法を考案した。すなわち，冶金的な接合だけでなく，機械的接合によっても異種金属造形物の強度を担保する。本手法を用いてTi-Al合金の異種金属積層を行った結果，先行研究と比べて50%以上の強度改善を達成できた。本研究成果は国内学会で発表し，プレゼンテーション賞を受賞した。

High specific strength characteristics of Mg alloy, wear resistance, food resistance, high specific strength characteristics of Ti alloy, high specific strength characteristics of Mg alloy, high specific strength characteristics of Ti alloy, high specific strength characteristics The purpose of this study is to establish a method for the deposition of dissimilar metals from Ti-Mg alloys.① The melting point and dynamic viscosity of Mg alloy during melting are extremely low, and the shape accuracy of the formed object is extremely low. Therefore, Mg alloy can be rapidly shaped with high precision, and stress cooling method of Mg alloy can be developed. The temperature of the molded object is lowered, the shape accuracy is improved, and the crystal particle size is refined. The results of the research are presented in international papers. Mg, Ti alloy melt bonding is difficult to combine. In addition, the basic shape characteristics of Ti-Al-Mg alloy heterogeneous metal laminate were investigated. The main reason for the low bond strength is that the thickness of the interface is low. The bonding state is different from that of the Ti alloy. The composition of the Ti alloy is different from that of the Ti alloy. The research results of Ti-Al alloy and Al-Mg alloy were reported to the international conference. 3. The combination of metal and iron is difficult to judge. 2. Metal materials are stacked alternately, and the shape of the material is incorporated into the structure. Metallurgical bonding, mechanical bonding and strength assurance of dissimilar metal shapes. This method uses Ti-Al alloy heterogeneous metal laminate to achieve the result of preliminary research and strength improvement of more than 50%. The results of this study are appreciated by the Chinese Academy of Sciences.

项目成果

期刊论文数量（8）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Influence of processing conditions on porosity in WAAM-block structures with aluminum alloy

加工条件对铝合金WAAM块结构孔隙率的影响

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
Hideaki Nagamatsu;Alessio Pagliai;Hiroyuki Sasahara
通讯作者：
Hiroyuki Sasahara

Microstructure and welding penetration of wire and arc additive manufactured Pure Titanium and A5356 dissimilar alloys using cold metal transfer welding

采用冷金属过渡焊接的焊丝和电弧增材制造纯钛和 A5356 异种合金的显微组织和焊接熔深

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
H.Nagamatsu;H.Sasahara;T.Abe
通讯作者：
T.Abe

ワイヤ＋アーク放電によるアディティブ・マニュファクチャリングを用いたMg合金-Al合金積層におけるAl合金Si添加量の影響

铝合金Si添加量对电弧放电增材制造镁合金-铝合金叠层的影响

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
H.Nagamatsu;H.Sasahara;T.Abe;中島健太郎，笹原弘之，永松秀朗，薄井雅俊，阿部壮志;永松秀朗，笹原弘之，李俊霆，木下淳;嶋田大祥，永松秀朗，阿部壮志，金子順一，笹原弘之
通讯作者：
嶋田大祥，永松秀朗，阿部壮志，金子順一，笹原弘之

Mechanical properties and joining state in wire and arc additive manufacturing of Al-Si/Mg-Al-Zn dissimilar alloys

Al-Si/Mg-Al-Zn异种合金丝焊和电弧增材制造的力学性能和连接状态