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Elucidation of the pore formation mechanism in gas-atomized powders

Research Project

Project/Area Number 21H01663
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 26050:Material processing and microstructure control-related
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

Yodoshi Noriharu  九州大学, 工学研究院, 准教授 (60586494)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 櫻井 郁也  名古屋大学, シンクロトロン光研究センター, 特任准教授 (10397482)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Fiscal Year 2021: ¥8,190,000 (Direct Cost: ¥6,300,000、Indirect Cost: ¥1,890,000)
Keywordsガスアトマイズ粉末 / 気孔 / 放射光X線 / コンピュータ断層撮影 / 水素 / gas-atomized powder / porosity / synchrotron X-ray / computed tomography / hydrogen / Gas-atomized powder
Outline of Research at the Start

本研究は,ガスアトマイズ粉末に含まれる気孔を低減させることを目的として,放射光X 線CTを用いた高分解能透過観察を行い,画像解析により各種合金粉末の気孔プロファイルを取得し,その形成メカニズムを明らかにするものである.また,プロセス条件により,液滴内部に形成する気泡の抑制が可能であるか,さらに凝固完了までの短時間において,液滴外部への排出を促進させることが可能であるかについても実験的に確認する.これらの一連の実験により,高品質アトマイズ粉末を得るための材料プロセス工学としての学術的基盤を構築する.

Outline of Final Research Achievements

In this research project, we focused on elucidating the pore formation mechanism in gas-atomized powders and developing a technology to suppress them. We were able to observe pores of the order of several micrometers in various gas-atomized metal powders using synchrotron radiation X-ray CT under optimized observation conditions. By developing an exclusive image analysis system, we acquired the pore morphology profiles for each alloy and evaluated the pore size distribution and morphology of the various alloy powders. In addition, we investigated the factors that led to the formation of internal pores based on the data obtained.
We also proposed the use of hydrogen-mixed gas as the atomizing gas and experimentally demonstrated that the volume fraction of internal pores could be significantly reduced in various types of alloy powders.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

工業的に広く利用されるガスアトマイズ粉末には内部に気孔を含むことが知られており,一部の用途で使用する際に製品の性能低下を引き起すことが指摘されている.本研究事業では,ガスアトマイズプロセス中の気孔形成メカニズムを明らかにするために,複数の合金系を対象として放射光X線CT法を用いた詳細な気孔観察を行った.得られたデータを分析することにより複数の気孔形成要因について検討を行った.また,還元性ガスを用いて粉末作製を行うことで気孔量を低減できる可能性について提案し実験的に明らかにした.

Report

(4 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2023 2022 2021

All Journal Article (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 1 results) Presentation (5 results) (of which Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Fabrication and excellent performance of amorphous FeSiBCCr/organic-inorganic hybrid powder core2023

    • Author(s)
      Chen Xiaohuan、Zhang Yan、Zhao Fang、Tang Mingqiang、Xiang Mingliang、Huo Juntao、Gao Meng、Wang Yaocen、Yodoshi Noriharu、Zhang Liyuan、Wang Junqiang
    • Journal Title

      Journal of Non-Crystalline Solids

      Volume: 616 Pages: 122482-122482

    • DOI

      10.1016/j.jnoncrysol.2023.122482

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] シンクロトロン光X線CTによるガスアトマイズ粉末評価と気孔成形因子の検討2023

    • Author(s)
      吉年規治,小城原尭也,工藤健太郎,品川一成,櫻井郁也,佐藤充孝,正橋直哉,吉川穣,伊藤桂介
    • Organizer
      早稲田大学国際会議場(東京)
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] シンクロトロン光X線CTによるガスアトマイズ粉末の3次元形状および気孔量の評価2023

    • Author(s)
      小城原尭也,吉年規治,工藤健太郎,品川一成,櫻井郁也,佐藤充孝,正橋直哉,吉川穣,伊藤桂介
    • Organizer
      粉体粉末冶金協会秋季講演大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] シンクロトロン光X線CTを用いたガスアトマイズ粉末内部の気孔観察と気孔量の低減化2022

    • Author(s)
      吉年規治
    • Organizer
      粉体粉末冶金協会2021年度粉末製造委員会オンライン研究講演会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] シンクロトロン光X線CTによるガスアトマイズ粉末に含まれる気孔量評価およびガス種の影響調査2021

    • Author(s)
      吉年規治、遠藤 嵩英、正橋 直哉
    • Organizer
      粉体粉末冶金協会春季大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] シンクロトロンX線CTを用いたガスアトマイズ粉末内部の気孔観察と気孔量の低減化2021

    • Author(s)
      吉年規治、遠藤 嵩英、正橋 直哉
    • Organizer
      粉体粉末冶金協会秋季大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited

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Published: 2021-04-28   Modified: 2025-01-30  

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