高クロム高窒素コバルト合金レーザー積層造形体の疲労メカニズムの解明

阐明高铬、高氮、高钴合金激光增材制造物体的疲劳机理

• 批准号: 25820350
• 负责人: 蘇 亜拉図
• 金额: $ 2.5万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-25820350/
• 关键词: レーザー積層造形体疲労特性異方性; 柱状晶; レーザー積層造形体; き裂伸展; CoCrMo合金; 機械的異方性; 熱処理; 組織微細化; レーザー積層造形法; ＣｏＣｒＭｏ合金; 疲労特性; 生体用金属材料; 組織; き裂進展; 異方性

本研究では、レーザー積層造形法(SLM)により作製した高クロム高窒素コバルト合金の疲労特性メカニズム解明し、本合金の疲労強度を改善させる方法を提案する。平成26年度では、バスアトマイズ法により作製した高クロム高窒素コバルトクロム合金粉末を準備し、レーザー積層造形機に供した。粉末積層造形法を対して、平行および垂直方向に疲労試験片の長手方向になるように作製した。それぞれ、0°材と90°材と称す。本年度では、造形方向を変化させた際の疲労特性の変化について調査した。(1)疲労試験結果、0°材および90°材では10の7乗回疲労強度は約450MPa であり、大きな違いが生じなかった。しかし、低サイクル疲労では0°材の方が90°材より高い疲労強度を示し、本合金の疲労特性にも異方性が存在することが明らかになった。一方、機械的特性では90°材の方が0°材より高い引張強さを示すことが分かっている。高引張強さを有する90°材では低い疲労特性示したことから、機械的特性と疲労特性の影響因子は異なっていると考えられる。(2)破面観察結果、低サイクル疲労領域では90°材の破面では粒界と思われる段差が多く存在し、0度材では比較的に平坦な疲労破面であり、結晶粒の寸法および伸展方向が関わっていることを示唆した。本合金積層造形体の結晶粒は積層造形方向に伸展し、き裂が結晶粒界を沿って進展した場合、結晶粒の伸展した方向では進展しやすくなる。以上のことから、90°材ではき裂進展方向が結晶粒伸展した方向に平行であり、き裂進展速度が速いために、疲労寿命が低下したと考えられる。このことから、本合金の組織を微細化を実現した場合、更に疲労特性が向上することが予測される。また、本合金積層造形体に熱処理を施すことで組織微細化に成功した。この微細化処理を行った場合、疲労性異方性存在せず、疲労強度も大きく改善された。

In this study, we propose a method to improve the fatigue strength and fatigue characteristics of high temperature alloy by SLM. In 2006, the production of high-quality alloy powder was prepared and the production of high-quality alloy powder was carried out. The powder lay-up method is used to prepare the test piece in the direction of long hand in parallel and vertical directions. 0° material and 90° material. This year, the change in the shape direction and the change in the fatigue characteristics were investigated. (1)The fatigue test results show that the fatigue strength of 0° and 90° materials is about 450MPa. Low fatigue strength, high fatigue strength, and anisotropy of the alloy. The characteristics of a square and a machine are as follows: the square of a 90 ° material is as high as the square of a 0° material, and the tensile strength is as high as the tensile strength. High tensile strength, low fatigue characteristics, mechanical characteristics, fatigue characteristics and influence factors (2)The results of surface observation, low grain size and stretching direction of 90° material surface, grain size and stretching direction of 0 ° material surface are shown. The crystal grain boundaries of the alloy laminate are extended and cracked in the direction of lamination, and the crystal grain boundaries are extended and cracked in the direction of lamination. The above 90° material has a crack progression direction parallel to the crystal grain extension direction, a crack progression speed, and a low fatigue life. In this case, the microstructure of the alloy is refined, and the fatigue characteristics are improved. The heat treatment of this alloy laminate was successful in refining the microstructure. The micro-processing of this case, fatigue heterogeneity exists, fatigue intensity and large improvement.

项目成果

高クロム高窒素含有コバルトクロム合金積層造形体の機械的性質におよぼす粉末製法の影響

粉末制造方法对高铬高氮钴铬合金增材制造件力学性能的影响

• 发表时间: 2014
• 作者: 野村 直之;大山 恭平;園部 道俊;菊池 圭子;川崎 亮;蘇 亜拉図;中本 貴之;木村 貴広
• 通讯作者: 木村 貴広

大気中および疑似生体内環境中における生体用β型チタン合金製脊椎固定器具の圧縮疲労特性

生物β型钛合金脊柱固定装置在空气和模拟体内环境中的压缩疲劳特性

• 发表时间: 2013
• 作者: 成田 健吾;新家 光雄;仲井 正昭;蘇 亜拉図
• 通讯作者: 蘇 亜拉図

レーザー積層造形法により作製した高クロム高窒素含有Co‐Cr‐Mo合金の疲労特性に及ぼす熱処理の影響

热处理对激光增材制造高铬高氮Co-Cr-Mo合金疲劳性能的影响

• 发表时间: 2014
• 作者: 染谷洋二、飛田健次;宇藤裕康;星野一生;坂本宜照;朝倉伸幸;中村誠;徳永晋介;染谷洋二;蘇亜拉図，新家光雄，野村直之，成田健吾，中本貴之，木村 貴広，謝 国強，千葉晶;彦園部道俊，山本 舜，中本 貴之，木村貴広，蘇亜拉図，菊池圭子，野村直之，川崎 亮;蘇亜拉図，野村直之，中本貴之，木村貴広，成田健吾，謝 国強，千葉晶彦，新家光雄
• 通讯作者: 蘇亜拉図，野村直之，中本貴之，木村貴広，成田健吾，謝 国強，千葉晶彦，新家光雄

窒素、炭素を添加した歯科鋳造用高クロムCo-Cr-Mo合金の組織と機械的性質

添加氮和碳的牙科铸造用高铬Co-Cr-Mo合金的显微组织和力学性能

• 发表时间: 2014
• 作者: 野村直之;土居 壽;蘇亜拉図;堤 祐介;塙 隆夫
• 通讯作者: 塙 隆夫

三次元積層造形法を用いて作製した生体用Co‐Cr‐Mo合金多孔体の組織観察

采用三维增材制造方法制备的生物用多孔Co-Cr-Mo合金的微观结构观察

• 发表时间: 2013
• 作者: 野村直之;大山恭平，園部道俊，蘇亜拉図，中本貴之，木村貴広;菊池 圭子，川崎 亮;園部道俊，大山恭平，蘇亜拉図，中本貴之，木村貴広，菊池 圭子,野村 直之，川崎 亮
• 通讯作者: 園部道俊，大山恭平，蘇亜拉図，中本貴之，木村貴広，菊池 圭子,野村 直之，川崎 亮