環境に優しいエコ傾斜機能材料の半溶融ニアネット加工

2006 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17560074
• Research Institution: Kagoshima University
• Principal Investigator: 福井 泰好 鹿児島大学, 工学部, 教授 (00117540)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岡田 裕 鹿児島大学, 大学院理工学研究科, 助教授 (50281738) ; 熊澤 典良 鹿児島大学, 工学部, 助教授 (60284907)
• Keywords: 傾斜機能材料 / 半溶融加工 / ニアネットフォーミング / レオロジー

Research Abstract

本研究では、遠心力法で作成する傾斜機能材料の1)半溶融加工、2)ニアネットフォーミング、3)レオロジー解析を目指している。Al-SiC合金であるデュラルカンFD3.20Sを供試材として、Al基傾斜機能材料を作成した。この材料について、その半溶融加工とニアネット加工特性の実験的解析及び、SPH法を用いたレオロジー解析を目指している。ニアネット加工は、後方押し出し法を用いて、分散粒子であるセラミックス粒子のSiCの分布を可視化を目指した。そのため、半溶融加工時における傾斜機能材料の流動をSPH法を用いて解析した。
Al母材金属中に分散しているSiC粒子を剛体と仮定し計算を行うSPH解析の結果において、圧縮加工後のU字型容器におけるSiC体積分率の絶対値は実験結果と大きく異なっていた。しかしながら、SiC粒子が相対的に多く分散している領域に関して比較すると良好に一致していた。すなわち、FGMビレットに関しては、実験と解析の両方でAlリッチ領域がU字型容器上部へ流れたため多く分布しており、SiCリッチ領域はその流動に沿った形で分布していた。また、容器側壁に沿ってSiCリッチ領域が分布しており、ポンチ形状に関係なく組成傾斜の様相に関して良好に一致していたと言える。一方、デュラルカンビレットの場合は、加工後も加工前とほとんど変わらずSiC粒子はほぼ均一に分散していた。また、ポンチ形状が変化しても均一な状態を保ったまま流動しており、実験と同様の断面の様相を示した。ただし、実験に用いたビレットの組成傾斜をもとに解析用のモデルを作れば、より良い結果が得られるのではないかと思われる。