2019 Fiscal Year Annual Research Report
High quality dissimilar joining using stress relaxation insert layer of porous structure with low thermal expansion fabricated by metal additive manufacturing
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17K06097
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| Research Institution | Kindai University |
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Principal Investigator |
池庄司 敏孝 近畿大学, 次世代基盤技術研究所, 准教授 (40302939)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | レーザ式積層造形法 / パウダーベッド / インコネル718 / Ni基ろう材 / 熱膨張係数 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究ではNi基合金とC/C材の高品位異材接合を達成するために応力緩和層として低熱膨張係数の多孔質体をレーザ式粉体床溶融法（PBF-LB法）による金属３D積層造形を目的とするが，本年度は低熱膨張多孔質体の製作とNi基合金とC/C材に多孔質体を挿入したろう付継手を得ることができた。
前年度までに(1)PBF-LB法によるNi基ろう材の成形ろう材作成を試み，ろう材の薄膜化が困難であることが明らかになった。そのため，母材であるNi基合金で応力緩和層を製作することとし，(2)溶融凝固現象を加味した数値計算により，薄板宰相厚さをスポット径φD mmに対して概ね2D～2.5Dと見積もった。平行して(3)Ni-Cr-Si系ろう材とNi-Cr-Nb系ろう材をHIP処理でバルク体に成形し，100－1100℃での熱膨張係数を測定し，Ni基合金とC/C材ろう付継手強度予測の基礎データを得た。
最終年度年度には多孔質体の製作の為に以下の実験を行った。(4)Ni基合金のPBF-LB法による造形条件の再検討を行った。その結果，レーザ出力200－1000W，レーザ走査速度500－1200mm/s，エネルギ密度40―80J/mm3というプロセスウィンドウを得た。(5)PBF-LB過程中の造形環境変化を検討し，粉体床の温度場が造形中に無視できないほど変化することをサーモビューワによるその場観察で明らかにした。 (6)構造数値計算を援用し熱膨張係数を極小にするためにNi基合金の立方晶型多孔質体に円状の薄板形状を挿入した形状を検討し，造形した。(7)製作した多孔質体を挿入したNi基合金とC/C材の異材ろう付け継手を得た。一般的な金属とC/C材のろう付継手に見られるC/C材内部のき裂発生を抑えることができた。しかし，継手強度は多孔質体の強度に強く依存することが明らかになった。
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