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積層造形法を活用した炭素強制固溶による超微細Ti基複合材料の創製

增材制造强制固溶碳制备超细钛基复合材料

基本信息

批准号：
22KJ0322
负责人：
DONG MINGQI
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本年度はチタン中に炭素の強制固溶を実現するため、計画通りに①GO/Ti複合粉末の作製、②GOが粉末特性及び③積層造形に与える影響、④炭素強制固溶した緻密なTi造形体の作製を行った。①ヘテロ凝集法及び凍結乾燥によるGOをTi-6Al-4V合金粉末表面に付着させ、最大2 mass% GOの添加が成功した。得られた複合粉末をSEMで観察したところ、シート状のGOが凝集することなく、Ti粉末表面に均一に付着することが分かった。②複合粉末の粒度分布、流動性、レーザ吸収率及び熱伝導率などの特性の評価を行った。GOは極めて薄いシート状であるため、複合粉末はTi粉末と比べ、粒度分布はほとんど変わらなかった。粉末流動性を崩落角による評価したところ、GOを添加した粉末はより低い崩落角を示した。L-PBFにおける粉末床を光学顕微鏡で観察したところ、GOを添加した複合粉末はより均一な粉末床が観察された。また、GOは高いレーザ吸収率を持つため、複合粉末はより高いレーザ吸収率を示した。また、Ti粉末と比べ、複合粉末は低い熱伝導率を示した。これら粉末特性の変化は、いずれにしてもL-PBFに有益であると考えられるため、GOの添加はTi粉末特性に良い影響を与えることが分かった。③GOを添加した複合粉末を用いて、異なるパラメータで積層造形を行った。造形体を密度測定及び断面観察による評価したところ、相対密度>99.5%を持つ緻密な造形体が作製された。GOの添加によりTi粉末の緻密な造形体ができる最適造形パラメータゾーンが拡張されたことが分かった。④得られた造形体に対して、相同定及び組織観察で分析を行った。GOは残ることなく、C元素として分解されてTiマトリックス中に均一に分布していたことが分かった。造形体中の炭素量はTi中に炭素固溶限の数倍になったため、炭素強制固溶したTi造形体の作製が成功したと確認された。

This year, the carbon stress solution process has been realized, and the preparation of GO/Ti composite powder, GO powder characteristics and the influence of lamination, carbon stress solution process and the preparation of compact Ti molded body are planned. The addition of GO to Ti-6Al-4V alloy powder by coagulation method and freeze-drying method was successful with a maximum of 2 mass% GO. SEM observation of composite powders shows that the surface of Ti powders is uniform. (2) Evaluation of particle size distribution, fluidity, absorption rate and thermal conductivity of composite powder. GO thin powder shape, composite powder Ti powder ratio, particle size distribution Powder fluidity, collapse angle, addition, powder fluidity, collapse angle L-PBF powder bed is observed by optical microscope, GO powder is observed by homogeneous powder bed GO has a high absorption rate and composite powder has a high absorption rate. Ti powder has low thermal conductivity and composite powder has low thermal conductivity. L-PBF is beneficial to the powder properties and the addition of Ti is beneficial to the powder properties. 3. GO is added to the composite powder, and the composite powder is added to the composite powder. Density measurement and cross section inspection of the molded body: evaluation, relative density>99.5% The addition of Ti powder to the GO makes it possible to form a compact body. (4) The analysis of the structure, consistency and organization Go to the top of the list, C element is decomposed into Ti, C element is uniformly distributed in the list, C element is uniformly distributed in the list. The carbon content in the molded body is several times higher than the carbon solid solution limit in Ti, and the carbon stress solid solution in Ti molded body is successfully manufactured.

项目成果

期刊论文数量（6）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Simultaneous enhancement of powder properties, additive manufacturability, and mechanical performance of Ti-6Al-4V alloy by 2D-nanocarbon decoration

DOI：
10.1016/j.msea.2022.144215
发表时间：
2022-10-26
期刊：
MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING A-STRUCTURAL MATERIALS PROPERTIES MICROSTRUCTURE AND PROCESSING
影响因子：
6.4
作者：
Dong, Mingqi;Zhou, Weiwei;Nomura, Naoyuki
通讯作者：
Nomura, Naoyuki

Preparation of nanoparticle-decorated metal powders via hetero-agglomeration　for laser additive manufacturing

通过异质团聚制备纳米粒子装饰的金属粉末用于激光增材制造