Metastability engineering in additive manufacturing: Alloy design for robustness against building defects

• Project/Area Number: 23K26415
• Project/Area Number (Other): 23H01722 (2023)
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund (2024); Single-year Grants (2023)
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 26050:Material processing and microstructure control-related
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 山中 謙太 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (30727061)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 森 真奈美 仙台高等専門学校, 総合工学科, 准教授 (80731512)
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 2026-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥19,240,000 (Direct Cost: ¥14,800,000、Indirect Cost: ¥4,440,000); Fiscal Year 2025: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2024: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000); Fiscal Year 2023: ¥11,700,000 (Direct Cost: ¥9,000,000、Indirect Cost: ¥2,700,000)
• Keywords: Additive Manufacturing / 準安定性 / 加工誘起マルテンサイト変態 / 合金設計 / 組織制御

Outline of Research at the Start

金属材料を対象としたAdditive Manufacturing (AM)において「造形欠陥」の制御は重要な研究課題である。本研究では、加工誘起マルテンサイト変態を活用し、造形欠陥に対してロバスト性を有する準安定合金の開発を目的とする。その際、転位セル組織や強い結晶配向を有する「階層的な特異組織形成」に着目し、塑性変形における格子欠陥や結晶方位のダイナミクスと相変態挙動、損傷・破壊過程を中性子回折やX線CTを用いたその場測定により追跡し、定量化する。以上を通してプロセス－組織－力学特性の関係をモデル化・体系化することで力学特性と塑性変形に関する基礎学理を構築し、合金設計とプロセスを最適化する。