焼結型金属三次元積層造形技術によるTiAl系合金造形と造形・焼結現象の解明

使用烧结金属三维增材制造技术阐明 TiAl 基合金成形和成形/烧结现象

基本信息

批准号：
21K03792
负责人：
清水透
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Tokyo Denki University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

CP-Ti、Ti系合金（６Al4V）、TiAl金属間化合物のFFFプロセスによる3次元積層造形を行った。造形では、すでに開発を終了しているバインダーを用いてフィラメントを作成し、造形を行った。その結果、FFF方式造形でもMIM相当の金属粉含有率（50vol％）のグリーン体の造形がが可能であることが確認できた。さらに、溶媒脱脂実験をおこなった。ジクロロメタン、アブゾール(商品名)等でバインダー中の低融点成分がほぼ抽出できることを確認した。マグネシウムによる水分除去フィルター、低酸素分圧発生装置を組み合わせて焼結炉を構成し、超低酸素分圧下での焼結準備をおこなった。構成した炉において、加熱実験を行ったところ、水分除去フィルターのみでも1150℃で10-19atm、さらに低酸素分圧発生装置を用いることにより、1150℃で10-24atmの低酸素分圧を発生できることが確認できた。ちなみに、Tiは1150℃では10-22atm以下で還元が可能となる。上記焼結炉を用いて、CP-Ti、Ti系合金試験片の焼結処理を行った。またTiAl金属間化合物試験片焼結の調整を行った。その結果、CP-Ti、Ti合金においては1150℃という低温焼結でも4時間以上の保持時間で90%を超える焼結体密度の達成できる事が確認できた。CP-Ti,Ti合金焼結製品の機械的強度を評価した。CP-Tiで延性域までの伸び、標準的な強度(400MPa）を達成した。Ti合金においては弾性域で破断し、十分な強度（800MPa）までは到達しなかった。これは、Ti合金にはAl6%が含まれて酸化性が高く、焼結時に十分に酸素除去ができなかったためと考えられる。そのため、酸素除去操作の再検討を行い、さらにAｌ含有率の高い,TiAl合金の焼結実験に臨む必要があると考える。

使用CP-TI，Ti基合金（6AL4V）和TIAL金属间化合物的FFF工艺进行了三维添加剂制造。在建模中，使用已经开发和塑造的粘合剂创建了细丝。结果，已经证实，即使使用FFF型建模，也可以创建具有与MIM相当的金属粉末含量（50 vol％）的绿色体。此外，还进行了溶剂脱脂实验。据证实，粘合剂中的低熔点成分几乎可以用二氯甲烷，Abzole（产品名称）等提取。通过将基于镁的基于镁的水分去除过滤器和低氧部分压力发生器组合，以及在超低氧气中烧结的准备工作，形成了烧结炉。在加热实验中，可以通过仅在1150°C下单独使用除氧局部压力生成器的低氧氧局部压在1150°C下的低氧部分压力。顺便说一句，在10-22ATM时，Ti可以减少在1150°C或更少。使用上述烧结炉，CP-TI和Ti基合金样品被烧结。此外，还进行了金属间化合物标本的烧结。结果，可以证实CP-Ti和Ti合金可以达到90％以上的烧结，甚至在低温烧结为1150°C的情况下，也可以达到4个小时或更长时间。评估了CP-TI和Ti合金烧结产物的机械强度。 CP-TI用于实现标准强度（400MPA）。在Ti合金中，弹性范围内的材料骨折未达到足够的强度（800 MPa）。这被认为是因为Ti合金含有6％的Al，这是高度氧化的，并且在烧结过程中除氧气不足。因此，有必要重新检查氧气去除操作，并在具有高含量的TIAL合金上进行烧结实验。