超硬合金（サーメット）の積層造形とラティス構造化

硬质合金（金属陶瓷）的增材制造和晶格结构

基本信息

批准号：
19F19754
负责人：
小橋真
金额：
$ 0.7万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-11-08 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

金属/セラミックス複合材料の一種である超硬合金（サーメット）は、難加工性であるため用途展開が単純形状品に限定されていた。しかしながら、もし、サーメットに複雑形状を付与できれば、内部冷却構造を持つ金型や高耐摩耗軸受部品など、様々な用途展開が広がる。本研究では、Additive Manufacturing(AM)技術による超硬合金の3D造形技術を開発に必要な基礎研究を実施した。AM技術として、レーザー加熱粉末床溶融結合法を用いた。硬質相であるセラミック粉末と結合相である金属粉末を混合し、レーザを照射した後に、その微視組織を観察することにより、レーザー加熱条件（出力・走査速度）と微視組織の関係を明らかにした。SPS放電加工機により製造したサーメット焼結体にレーザを照射して、微視組織の変化を調査した。走査速度とレーザ出力を変化させてレーザー照射を実施し、レーザ加熱後の微視組織に及ぼす影響を観察した。レーザ出力が小さいほど、かつ、レーザ走査速度が速いほど、微視組織に及ぼす影響は小さかった。さらに、入熱条件（エネルギー密度）をパラメータとして設定し、組織上の特徴を評価した。エネルギー密度がが小さすぎると原料粉末を固化できないが、大きすぎると原料粉末の形状が変化する現象が見られた。固相粒子が融解したものと考えられる。原料粉末を積層造形に好ましい状態にするために調整も行った（混合方法の検討）。レーザ走査速度範囲、レーザ出力範囲など様々な実験パラメータの影響を調査した。WC/Co超硬合金とTiC/FeAlサーメットをサンプルとして用い熱影響部の組織を系統的に明らかにした。

Cermet是一种金属/陶瓷复合材料，很难使用，因此其应用范围仅限于简单的形状。但是，如果可以将复杂的形状应用于CERMET，则将扩展各种应用，例如具有内部冷却结构和高磨损轴承零件的模具。在这项研究中，我们进行了基础研究，以开发使用增材制造（AM）技术为碳化物合金开发3D建模技术。作为一种AM技术，使用了激光加热的粉末床融化方法。硬相陶瓷粉末与结合阶段之间的关系混合在一起，在用激光辐射后，观察到微观结构，并阐明了激光加热条件（输出和扫描速度）和微观结构之间的关系。由SPS电机生产的Cermet烧结物体用激光照射，以研究微观结构的变化。通过改变扫描速度和激光输出来进行激光照射，并观察到激光加热后微观结构的影响。激光功率越小，激光扫描速度越快，对微结构的影响越小。此外，将热输入条件（能量密度）设置为评估组织特征的参数。如果能量密度太小，则原粉将无法固化，但是如果太大，原粉的形状会改变。据认为，固相颗粒已经融化。还对原材料粉末进行了调整，以使其成为添加剂制造的理想条件（探索混合方法）。研究了各种实验参数（例如激光扫描速度范围和激光输出范围）的影响。使用WC/CO碳化合金和TIC/FEAL CERMET作为样品系统地揭示了热影响区域的结构。