金属・合金の3次元マイクロ造形法の開発研究

本研究では、「3次元マイクロ溶接法」を用いて異種材料のマイクロビードを連続接合し、材料組織および組成の三次元的な分布を有する傾斜機能材料の自由造形を目指している。「3次元マイクロ溶接法」とは我々が確立を進めている金属材料の新しい自由造形プロセスである。CAD/CAMにより精密制御されたマイクロTIG溶接装置を活用し、数千〜数万個におよぶマイクロビードを連続接合することで、自由曲面を有する構造材料をニアネットシェイプに成型することが可能である。昨年度はチタンアルミナイド系金属間化合物の単純形状の造形や、造形物の金属組織解析など基礎的技術を確立した。本年度はこれらの結果を踏まえて下記の成果を得た。1、CADソフトウェア上で設計されたタービンブレード形状の造形に成功した。3次元マイクロ溶接法によりチタンアルミナイド系金属間化合物の複雑形状の造形が可能であることが示された。2、アルミニウムの濃度を徐々に変化させたチタンアルミナイド系金属間化合物の単純形状を造形した。アルミニウムの濃度を傾斜させたことにより熱応力が緩和され亀裂の発生が抑制されることが確認された。3、溶接現象を高速度カメラで観察し、溶接条件の最適化を進めた。1〜30Aまでの幅広い電流領域で安定した溶接が可能となった。溶接電流を1A前後に絞ることで、より小さなマイクロビードの生成に成功した。これにより既存のものの1/5スケールでの造形が可能となった。

本研究では、「3次元マイクロ溶接法」を用いて異種材料のマイクロビードを連続接合し、材料組織および組成の三次元的な分布を有する傾斜機能材料の自由造形を目指している。「3次元マイクロ溶接法」とは我々が確立を進めている金属材料の新しい自由造形プロセスである。CAD/CAMにより精密制御されたマイクロTIG溶接装置を活用し、数千〜数万個におよぶマイクロビードを連続接合することで、自由曲面を有する構造材料をニアネットシェイプに成型することが可能である。昨年度はチタンアルミナイド系金属間化合物の単純形状の造形や、造形物の金属組織解析など基礎的技術を確立した。本年度はこれらの結果を踏まえて下記の成果を得た。1、CADソフトウェア上で設計されたタービンブレード形状の造形に成功した。3次元マイクロ溶接法によりチタンアルミナイド系金属間化合物の複雑形状の造形が可能であることが示された。2、アルミニウムの濃度を徐々に変化させたチタンアルミナイド系金属間化合物の単純形状を造形した。アルミニウムの濃度を傾斜させたことにより熱応力が緩和され亀裂の発生が抑制されることが確認された。3、溶接現象を高速度カメラで観察し、溶接条件の最適化を進めた。1〜30Aまでの幅広い電流領域で安定した溶接が可能となった。溶接電流を1A前後に絞ることで、より小さなマイクロビードの生成に成功した。これにより既存のものの1/5スケールでの造形が可能となった。