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

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。

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。