Melting and Solidification Behavior of Ti/Ni Composite Powder Bed for Multi-Functional Coatings

多功能涂层用钛/镍复合粉床的熔化和凝固行为

基本信息

批准号：
22KJ2134
负责人：
王雷
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Osaka 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 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ2134/
关键词：
TiNiコーティング形状記憶合金電子ビーム溶融その場合成

项目摘要

2022年には電子ビーム溶融を用いてCP-Ti基材表面にTiNiコーティングを作製し、コーティングの微細構造の観察と物性分析実験を行った。具体的には、CP-Ti基板の表面にNi層をメッキし、そのNi層をシングルビードおよびマルチビードで、様々なパラメータで電子ビームを走査してTiとNiを合金化してTi-Ni合金コーティングを形成した。そして、コーティングの表面および断面を電子顕微鏡で観察し、エネルギー分散X線分光（EDS）とX線回折（XRD）を用いて成分を分析した。コーティングの断面にてビッカース硬さ試験を行い、DSCを用いて相変態温度の試験を行った。電子顕微鏡で試料の評価を行った結果、電子ビーム溶融で得られたTi-Ni合金コーティングの元素組成は、適切なパラメータのもとでTi:Ni＝50:50（at％）に近く、XRD測定ではTiNi相が支配的な相構成が確認された。DSC試験の結果から、TiNi相を含むコーティングの加熱過程でのオーステナイト相への変態温度と冷却過程でのマルテンサイト相への変態温度が確認された。以上の実験結果は、TiとNiの純金属を原料として、電子ビーム溶融を用いてTi-Ni合金コーティングを基板表面にその場で合成できること、適切なパラメータ条件では、コーティングに相変態能を有するTiNi相が生成されることを示している。この方法は、従来の溶射法に比べ、基材との結合力が強く、より均質なコーティングが得られ、TiNi形状記憶合金を直接原料として使用する必要がないため、材料コストの大幅な削減が可能と期待される。但し、今年度実施した基材をTiとする方法の適用範囲は限定されている。今後、他の金属基板の表面にTi-Ni合金をコーティングする方法も検討していく予定である。

在2022年，使用电子束熔化在CP-TI底物表面制备Tini涂层，并进行了实验，以观察涂层的精细结构并分析物理特性。具体而言，将Ni层铺在CP-TI底物的表面上，并使用单个珠子和多珠扫描Ni层，并使用各种参数与Alloy Ti和Ni进行了多种参数，以形成Ti-Ni合金涂层。然后在电子显微镜下观察涂层的表面和横截面，并使用能量分散X射线光谱（EDS）和X射线衍射（XRD）分析组件。对涂层的横截面进行了维克硬度测试，并使用DSC测试了相变温度。通过使用电子显微镜评估样品的结果，通过电子束熔化获得的Ti-Ni合金涂层的元素组成接近Ti：Ni = 50:50（AT％）在适当的参数下，并且在XRD测量中证实了TINI相位的相结构。在冷却过程中，DSC测试的结果证实了含有蒂尼相的涂料的加热过程中的转化温度，并在含有蒂尼相的涂料和向马塞西氏菌相变的转化。上述实验结果表明，使用Ti和Ni的纯属作为原材料，可以使用电子束熔化在底物表面上合成Ti-Ni合金涂层，并且在适当的参数条件下，在涂层中产生具有相变能力的Tini相。与常规的热喷涂方法相比，该方法与底物具有更强的键合力，从而产生了更均匀的涂层，并且不需要直接使用Tini Shape Memory合金作为原材料，并且预计将显着降低材料成本。但是，今年实施的TI方法的应用范围是有限的。将来，我们计划考虑一种用Ti-Ni合金覆盖其他金属底物表面的方法。

项目成果

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Synthesis of TiNi-layer by electron beam scanning on Ni plated CP-Ti-substrate

通过电子束扫描在镀镍 CP-Ti 基底上合成 TiNi 层

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Lei Wang;Masayuki Okugawa;Hirokazu Konishi;Yuichiro Koizumi;Takayoshi Nakano;王雷，奥川将行，小泉雄一郎，小西宏和，中野貴由
通讯作者：
王雷，奥川将行，小泉雄一郎，小西宏和，中野貴由

Melting and Solidification of Ni Plating Layer on Ti Substrate by Electron beam Single-Track Scanning (Poster)

电子束单轨扫描钛基体上镀镍层的熔化和凝固（海报）