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

• 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

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。

In 2022, the application of electronic melting technology in the surface of CP-Ti substrate TiNi temperature measurement, temperature measurement and physical properties analysis were carried out. Specifically, the Ni layer on the surface of the CP-Ti substrate is alloyed with Ti and Ni to form a Ti-Ni alloy. The surface and cross section of the sample were examined by electron microscopy, EDS and XRD. The temperature of the sample was measured by DSC. As a result of electron microscopy, the Ti-Ni alloy was found to be composed of Ti:Ni=50:50 (at%), and the Ti-Ni phase dominated by Ti-Ni phase was confirmed by XRD. DSC test results, TiNi phase temperature of the heating process, phase temperature of the cooling process, phase temperature of the confirmation The above results show that Ti and Ni are pure metals, and the Ti-Ni alloy can be used for melting. The Ti-Ni alloy can be synthesized on the surface of the substrate under appropriate conditions, and the Ti-Ni phase can be generated under appropriate conditions. This method is better than the solution method, the bonding force of the substrate is stronger, the homogeneity is better, the TiNi shape memory alloy is directly used, and the material is greatly reduced. However, the scope of application of the method for this year's implementation is limited. In the future, other metal substrate surface Ti-Ni alloy coating method is discussed.

项目成果

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

• 发表时间: 2022
• 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

TiNi coating on commercially pure Ti substrate by multi-track electron beam scanning

通过多轨电子束扫描在商业纯钛基体上制备 TiNi 涂层

• 发表时间: 2023
• 作者: K. Sugimoto;N. Iwata;T. Sano;Y. Sentoku;王 雷，奥川 将行，小泉 雄一郎，中野 貴由
• 通讯作者: 王 雷，奥川 将行，小泉 雄一郎，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）

• 发表时间: 2022
• 作者: Lei Wang;Masayuki Okugawa;Hirokazu Konishi;Yuichiro Koizumi;Takayoshi Nakano
• 通讯作者: Takayoshi Nakano