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

基本信息

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

项目摘要

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。

2022年，我们利用电子束熔炼技术在CP-Ti基体表面制备了TiNi涂层，并进行实验观察涂层的微观结构并分析其物理性能。具体地，在CP-Ti基底的表面上镀Ni层，并使用单珠和多珠以各种参数的电子束扫描Ni层，以将Ti和Ni合金化，形成Ti-Ni合金A。形成涂层。然后使用电子显微镜观察涂层的表面和横截面，并使用能量色散X射线光谱（EDS）和X射线衍射（XRD）分析成分。对涂层的横截面进行维氏硬度测试，并使用DSC进行相变温度测试。用电子显微镜对样品进行评价，发现在适当的参数下，通过电子束熔炼获得的Ti-Ni合金镀层的元素组成接近Ti:Ni=50:50(at%)，并且XRD测量证实了以TiNi相为主的相组成。 DSC测试结果证实了含有TiNi相的涂层在加热过程中向奥氏体相的转变温度以及在冷却过程中向马氏体相的转变温度。上述实验结果表明，采用电子束熔炼技术，可以在基体表面原位合成Ti、Ni纯金属Ti-Ni合金涂层，并且在适当的参数条件下，涂层具有相变能力。生成TiNi相。与传统的热喷涂相比，该方法与基体的结合力更强，提供更均匀的涂层，并且无需使用TiNi形状记忆合金作为原材料，从而有望显着降低材料成本。这将是可能的。然而，今年实施的以Ti为基材的方法的适用范围有限。未来，我们计划研究用Ti-Ni合金涂覆其他金属基材表面的方法。