| Project/Area Number |
22KF0234
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| Project/Area Number (Other) |
21F21760 (2021-2022)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2023)
Single-year Grants (2021-2022) |
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| Section | 外国 |
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| Review Section |
Basic Section 26050:Material processing and microstructure control-related
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
門井 浩太 大阪大学, 接合科学研究所, 准教授 (40454029)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
SINGH HANDA SUKHDEEP 大阪大学, 接合科学研究所, 外国人特別研究員
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| Project Period (FY) |
2023-03-08 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
Fiscal Year 2023: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2021: ¥300,000 (Direct Cost: ¥300,000)
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| Keywords | 金属積層造形 / 高温割れ / Ni基合金 / 液化割れ / 積層造形 |
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| Outline of Research at the Start |
金属三次元積層造形(以下AM)材の割れ発生はいくつか方向例があるものの，基礎的な研究は極めて少なく，AM材における溶接高温割れの発生原理や影響因子，溶接性は未解明である．そこで， EBM法で造形したNi基超合金を対象とし，AM材の高温割れ感受性の評価試験法を新たに構築するとともに，割れ発生機構やその溶接性を理解する．
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| Outline of Annual Research Achievements |
金属積層造形（AM）プロセスの一つであるPBF－Electron Beam等で作製されたNi基超合金Haynes282およびJBK-75を対象とし，積層部の高温割れや溶接性について材料組織的な観点から検討を行った．
Ni基合金Haynes282の特性を調査するため，バルク材の合金元素が高温割れ感受性に及ぼす影響を調査し，CやBの適量の含有の場合では，高温割れ感受性は改善することを実験的に見出した．これは，凝固末期においてMC型炭化物や，M3B2型ホウ化物などの共晶相生成に伴う凝固偏析の低減に起因することが示された．
続いてHaynes282のAM過程での組織形態やその形成過程を調査したところ，M3B2や炭化物，γ'相の析出は後続の積層過程中に生じ，約1000℃，8時間での熱履歴を経ると炭化物が生成することが示唆された．積層材底部の硬さはγ’相の大きさが影響を及ぼし，上部であるほど引張強度，降伏強度，破断伸びはが増大し，いずれも鍛造材に比して高い破断強度と降伏強度を示した．
PBF－Electron Beamで作製したHaynes282の高温での延性特性ならびに液化割れ感受性を，その場観察・計測法を用いた高温引張試験法にて調査した．断面積の減少から高温延性特性を調査したところ，1170℃を超えると延性が低下し，1250℃で延性値はゼロになった．破断の起点部では液相の痕跡が認められたことから，局所的な液化割れの発生が延性低下の要因であることが示唆された．また，共焦点レーザ顕微鏡を用いた局所的な液化挙動を調査したところ，1150℃で結晶粒界が，1170℃では炭化物が液化し，液化した箇所が連結し進展し，ランダム粒界での溶融が顕著であった．以上より，本研究にて構築した実化手法により PBF材の液化割れ感受性について，局所的な液化挙動と高温での延性低下現象を見出すことができた．
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