積層造形法を活用した炭素強制固溶による超微細Ti基複合材料の創製

增材制造强制固溶碳制备超细钛基复合材料

基本信息

批准号：
22KJ0322
负责人：
DONG MINGQI
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Tohoku 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 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本年度はチタン中に炭素の強制固溶を実現するため、計画通りに①GO/Ti複合粉末の作製、②GOが粉末特性及び③積層造形に与える影響、④炭素強制固溶した緻密なTi造形体の作製を行った。①ヘテロ凝集法及び凍結乾燥によるGOをTi-6Al-4V合金粉末表面に付着させ、最大2 mass% GOの添加が成功した。得られた複合粉末をSEMで観察したところ、シート状のGOが凝集することなく、Ti粉末表面に均一に付着することが分かった。②複合粉末の粒度分布、流動性、レーザ吸収率及び熱伝導率などの特性の評価を行った。GOは極めて薄いシート状であるため、複合粉末はTi粉末と比べ、粒度分布はほとんど変わらなかった。粉末流動性を崩落角による評価したところ、GOを添加した粉末はより低い崩落角を示した。L-PBFにおける粉末床を光学顕微鏡で観察したところ、GOを添加した複合粉末はより均一な粉末床が観察された。また、GOは高いレーザ吸収率を持つため、複合粉末はより高いレーザ吸収率を示した。また、Ti粉末と比べ、複合粉末は低い熱伝導率を示した。これら粉末特性の変化は、いずれにしてもL-PBFに有益であると考えられるため、GOの添加はTi粉末特性に良い影響を与えることが分かった。③GOを添加した複合粉末を用いて、異なるパラメータで積層造形を行った。造形体を密度測定及び断面観察による評価したところ、相対密度>99.5%を持つ緻密な造形体が作製された。GOの添加によりTi粉末の緻密な造形体ができる最適造形パラメータゾーンが拡張されたことが分かった。④得られた造形体に対して、相同定及び組織観察で分析を行った。GOは残ることなく、C元素として分解されてTiマトリックス中に均一に分布していたことが分かった。造形体中の炭素量はTi中に炭素固溶限の数倍になったため、炭素強制固溶したTi造形体の作製が成功したと確認された。

在这个财政年度，为了实现钛过程中碳的强迫溶液，（1）（1）GO/ti组合粉末，（2）GO对粉末特性的影响，（3）层压的影响层压建模，（4）碳固定和实心Ti模型。（1）杂结方法和冷冻干燥GO已连接到TI-6AL-4V合金粉末，最多可添加2个质量％。观察到获得SEM所获得的复杂粉末，表明形状的GO均匀地附着在Ti粉末表面上。（2）评估诸如颗粒分布，流动性，激光吸收率和复合粉末导热系数之类的特征。由于GO非常薄，因此与Ti粉末相比，复合粉末与颗粒分布几乎相同。当通过塌陷角度评估粉末流动性时，带有GO的粉末显示较低的塌陷角。当使用光学显微镜观察到L-PBF中的粉末状地板时，在与GO的组合粉末中观察到更均匀的粉末状地板。此外，GO具有高激光吸收率，因此复杂的粉末具有较高的激光吸收率。与Ti粉末相比，复合粉的导热率较低。事实证明，GO添加对Ti粉末特性具有积极影响，因为无论如何，这些粉末特性的变化被认为对L-PBF很有用。（3）使用与GO的组合粉末，使用不同的参数进行层压模型。当通过密度测量和横截面观察评估模型时，产生了相对密度> 99.5％的精细模型。发现GO的添加扩展了最佳建模参数区域，从而使Ti粉末精致的建模。 ④通过分类和组织观察对获得的模型进行了分析。事实证明，GO不保留，被拆卸为C元素，并在TI矩阵期间均匀分布。已经证实，建模中的碳体积是Ti期间碳固化极限的几倍，因此碳构建的Ti建模Ti模型成功。

项目成果

期刊论文数量（6）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Simultaneous enhancement of powder properties, additive manufacturability, and mechanical performance of Ti-6Al-4V alloy by 2D-nanocarbon decoration

DOI：
10.1016/j.msea.2022.144215
发表时间：
2022-10-26
期刊：
MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING A-STRUCTURAL MATERIALS PROPERTIES MICROSTRUCTURE AND PROCESSING
影响因子：
6.4
作者：
Dong, Mingqi;Zhou, Weiwei;Nomura, Naoyuki
通讯作者：
Nomura, Naoyuki

Preparation of nanoparticle-decorated metal powders via hetero-agglomeration　for laser additive manufacturing

通过异质团聚制备纳米粒子装饰的金属粉末用于激光增材制造