オールアラウンドレーザフォーカシング法による機能性金属構造体創製に関する研究

全能激光聚焦法创建功能金属结构的研究

基本信息

批准号：
18656215
负责人：
塚本雅裕
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

機能性金属構造体創製とは、金属材料の組織、形態を含めた構造を形成・制御することによって新機能を発現させる構造体創製を意味する。ファイバーレーザを用いた「オールアラウンドレーザフォーカシング(全周囲レーザ集光)法」による局所加熱によって、金属材料の微小領域の溶融を実現し、機能性金属構造体創製の要素技術の一つである微小領域における金属間化合物の合成を試みる。また、微小金属溶融滴の積層による微小(マイクロメータースケール)三次元造形についても試みる。本年度は、主に金属溶融滴生成のためのオールアラウンドレーザフォーカシングシステムの設計・製作を行った。当システムはレーザ照射系及びレーザ照射時間制御系から構成される。昨年度設計・製作したレーザー照射装置を用い、金属細線溶融および金属間化合物合成のための照射・加熱実験を行った。先端が溶融する条件をレーザー出力(レーザ照射系)および照射時間(レーザ照射時間制御系)を変化させて明らかにした。溶融滴の落下については、溶融部が微小なために表面張力が重力に勝り容易ではない。そこで、ナノ秒レーザーを細線の溶融部に照射し、溶融滴を容易に落下させるシステムを構築した。オールアラウンド集光位置に金属微粒子を供給できるように細管を光軸と同軸上に配置し、金属微粒子を加熱溶融可能なシステムを設計製作した。ナノ秒レーザー照射によりファイバーレーザー加熱により溶融した細線先端から溶融滴を切り離し、3次元造形の基本技術である基板上への溶融滴の堆積に成功した。

创建功能性金属结构意味着创建一种结构，该结构通过形成和控制结构（包括金属材料的结构和形态）来发展新功能。使用纤维激光器的“全方位激光聚焦（全方位激光聚焦）方法”的局部加热可以使金属材料的微区域融化，并尝试合成微型聚会中的金属间化合物，这是创建功能性金属结构的关键技术之一。我们还尝试通过堆叠细金属熔融液滴来创建微米尺度的三维建模。今年，我们主要设计和制造了用于产生金属熔融液滴的全方位激光聚焦系统。该系统由激光辐照系统和激光照射时间控制系统组成。使用去年设计和制造的激光照射装置，我们进行了辐照和加热实验，以实现金属细线熔化和金属间化合物的合成。通过改变激光输出（激光照射系统）和辐照时间（激光辐照时间控制系统）来确定尖端熔化的条件。关于熔融液滴的掉落，由于熔融部分很小，因此表面张力并不容易克服。因此，构建了一个系统，该系统可以通过用纳秒激光照射薄导线熔融零件来轻松掉落融化的液滴。通过将薄管与光轴同轴使用，以便将金属细颗粒供应到全能的光收集位置，并允许将金属细颗粒加热和融化，从而设计和制造了系统。通过纳秒激光辐射通过纤维激光加热将熔融的液滴从熔化的细线尖端分离出来，并成功地沉积了熔融液滴，这是三维建模的基本技术。