| Project/Area Number |
23K22637
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| Project/Area Number (Other) |
22H01366 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 18010:Mechanics of materials and materials-related
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
筧 幸次 東京都立大学, システムデザイン研究科, 教授 (70185726)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
村上 秀之 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 構造材料研究センター, 上席研究員 (30212252)
角田 直人 東京都立大学, システムデザイン研究科, 教授 (70345437)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
Fiscal Year 2024: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2022: ¥7,410,000 (Direct Cost: ¥5,700,000、Indirect Cost: ¥1,710,000)
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| Keywords | 付加造形 / 選択的レーザ溶融法 / Ni基超耐熱合金 / イットリウム / 酸素混入 / Ni基超合金 / クリープ / 予熱 / 有限要素法 / 選択的レーザー溶融法 / 指向性エネルギー堆積 / イットリウム添加 / 耐熱合金 / 凝固割れ / 酸素の混入 |
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| Outline of Research at the Start |
IN718粉末を用いて付加造形材を作製して，レーザー粉末床溶融法，電子ビーム粉末床溶融法，指向性エネルギー堆積法， バインダージェット法の付加造形材に関して，それぞれのそれぞれの組織と強度特性を調べ，酸素混入，合金元素偏析・残留応力により起因するき裂の観点から高温強度弱化メカニズムを明らかにし，IN718付加造形材の高温強度に関して統合的に検討，対応策を明らかにする．
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| Outline of Annual Research Achievements |
(1)析出型強化型合金IN718のYを添加したDED材の作製をすることができた．(2)実測が不可能な600℃予熱材の温度分布について，有限要素法を用いて明らかにした．(3)ニッケル基超合金 IN718 におけるY の微量添加によるクリープ延性の改善は，Y の粒界偏析に起因し，これがδ相析出物の形態変化と，粒界での Y2O3 の形成による混入酸素の安定化につながった． ただし，Y 含有量が高くなる(>0.07 wt.%)と，Y を多く添加した試験片は，Y の固溶と Ni5Yおよび NbC 相の析出によって機械的に強化されたが，粒界および樹状間領域での Y に富む Ni5Y および NbC 相の析出により低下した．(4)積層造形技術で作製されたハイエントロピー金型合金合金へ，微量のYを添加して固溶酸素を酸化物として固定化を試みた．Yを添加した材料を用いて，積層形およびY添加がHEAへの機械的特性並びに組織に及ぼす影響について調べた． Y添加により，添加元素であるAlやTiの酸化がより安定なY2O3の生成により抑制され，粒界におけるDP(Discontinuous Precipitation)L12相の析出が抑制され，引張延性およびクリープ寿命・延性が改善された．酸素混入が不可避な積層造形おいて，混入酸素を固定化するY添加は効果的手法であることを明らかにした．(5)Yの影響に関して，インパクトファクターの高い欧文誌に投稿し2報掲載された．研究課題に関係して，8件の学会発表を行った．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
(1)Yの影響に関して，インパクトファクターの高い欧文誌に投稿し2報掲載された．
(2)研究課題に関係して，8件の学会発表を行った．
(3)析出型強化型合金IN718のYを添加したDED材の作製をすることができた．
(4)実測が不可能な600℃予熱の温度分布について有限要素法を用いて解析的に明らかにした．
(5)電子ビーム溶融材について，有限要素法を用いて，凝固プロセスマップを用いて造型中の温度勾配および冷却速度と組織関係について明らかにした．
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| Strategy for Future Research Activity |
(1) Y添加が，粒界強化に及ぼす影響メカニズムが，不明であるので，粒界性状について重点的に調べる．
(2)Y添加したIN718について，酸素の混入多い多いデポジション方式(DED：Direct Energy Deposition)およびMIM（Metal Injection Molding，金属射出成形）法でY添加の影響を調べる
(3)有限要素法を用いて，レーザー粉末床溶融法，電子ビーム粉末床溶融法およびDED法等の積層造型プロセス中の温度勾配・冷却速度と，組織と高温強度の関係について明らかにする．
(4)DED法において，ローカルシールディング技術を適用して，酸素混入の抑制を試みる．
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