レーザ3D積層造形技術を活かした新規アルミニウム耐熱合金の創製

使用激光 3D 增材制造技术创建新型铝耐热合金

• 批准号: 22KJ1566
• 负责人: 王 文苑
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Nagoya 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-22KJ1566/
• 关键词: 改良Al合金; 緻密な合金造形体; 粉末床溶融結合法; 高温強度; 高温安定性; 微細組織

愛知産業科学技術総合センターにて、私は3D Systems Prox200装置を用いて、Al-Fe-Mn合金の三元系造形体を造形する実験を行いました。この実験では、さまざまな造形条件（出力P＝102、128、153、179、204 W、走査速度v= 0.6、0.8、1.0、1.2、1.4 m/s）を設定し、25個のサンプルを造形しました。それぞれのサンプルは研磨され、相対密度を測定し、組織観察を行いました。この調査により、造形条件によって相対密度と微細組織がどのように変化するかを明らかにしました。さらに、緻密なAl-Fe-Mn合金造形体（相対密度≧99%）を得るための最適なレーザ条件を確立しました。また、製造された緻密な材料の微細組織を観察し、機械的特性を調査しました。さらに、最適なレーザ条件で引張試験片を造形し、Al-Fe-Mn合金造形材の高温引張強度（室温、100℃、200℃、250℃、300℃）を評価しました。さらに、合金造形体の組織の安定性を調査するために、熱処理（200℃で1時間から1000時間、300℃で1時間から1000時間、500℃で1時間から100時間）を行いました。この熱処理により、Al-Fe-Mn造形材の組織（析出形態）の変化を詳細に観察しました。さらに、九州大学でInLens-SEMを使用して、金属間化合物を観察し、高温でのAl-Fe-Mn造形材の微細組織の変化を明らかにしました。これらの研究内容に基づき、私は国内学会に2回、国際学会に1回参加しました。さらに、二本の論文を投稿し、学術界において研究成果を発表しました。

在AICHI工业科学技术中心，我使用3D Systems Prox200设备进行了实验来塑造Al-FE-MN合金。在此实验中，设置了各种建模条件（输出p = 102、128、153、179、204 W，设置了扫描速度v = 0.6、0.8、1.0、1.2、1.4 m/s），并建模了25个样本。抛光每个样品，测量相对密度，并观察到组织。这项调查揭示了由于建模条件而导致的相对密度和微观组织如何变化。此外，我们已经建立了最佳的激光条件，用于获得精确的Al-FE-MN合金建模（相对密度≧99％）。此外，我们观察到制成品的细胞组织并研究了机械特性。此外，在最佳激光条件下对拉伸测试片进行了建模，并评估了Al-FE-MN合金建模材料的高温拉伸强度（100°C，200°C，250°C，300°C） 。此外，进行热处理（在200°C时在200°C下为1小时至1000小时，在300°C，500°C下1000小时）研究合金组织的稳定性。通过这种热处理，我们观察到详细的Al-FE-MN建模材料的组织（降水形式）的变化。此外，我们在京都大学使用Inlens-Sem观察金属化合物，并揭示了高温下Al-Fe-MN建模材料的细胞组织的变化。基于这些研究内容，我两次参加了家庭社会，一次参加了国际社会。此外，我们在学术界发布了两篇论文并发表了研究结果。

项目成果

Design of Al-2.5Fe-2Mn alloy for both high-temperature strength and sufficient processability of laser powder bed fusion

兼具高温强度和足够的激光粉末床熔合加工性能的 Al-2.5Fe-2Mn 合金的设计

• DOI: 10.1016/j.addma.2023.103524
• 发表时间: 2023
• 期刊: Additive Manufacturing
• 影响因子: 11
• 作者: Wang;W.;Takata;N.;Suzuki;A.;Kobashi;M.;Kato;M.
• 通讯作者: M.

Microstructure stability of additive manufactured Al-Fe-Mn alloy at elevated temperatures

增材制造的 Al-Fe-Mn 合金在高温下的微观结构稳定性

• 发表时间: 2023
• 作者: Wang Wenyuan;Takata Naoki;Suzuki Asuka;Kobashi Makoto;Kato Masaki;Wenyuan WANG
• 通讯作者: Wenyuan WANG

Effect of Mn Addition on Processability and Microstructure of Al-Fe Alloy Manufactured by Laser Powder Bed Fusion

添加Mn对激光粉末床熔融Al-Fe合金加工性能和显微组织的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: Wang Wenyuan;Takata Naoki;Suzuki Asuka;Kobashi Makoto;Kato Masaki;Wenyuan WANG;王 文苑;Wenyuan WANG
• 通讯作者: Wenyuan WANG

レーザ粉末床溶融結合法によるAl-Fe-Mn三元系合金積層造形体の組織と高温強度

激光粉末床熔合Al-Fe-Mn三元合金增材制造件的组织与高温强度

• 发表时间: 2022
• 作者: Wang Wenyuan;Takata Naoki;Suzuki Asuka;Kobashi Makoto;Kato Masaki;Wenyuan WANG;王 文苑
• 通讯作者: 王 文苑