2021 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Fabrication Technology for Functionally Graded Ultrafine-WC/Co Composite Materials with High Hardness and Toughness by Laser Metal Deposition
| Project/Area Number |
19K05077
|
|---|
| Research Institution | Kanazawa University |
|---|
Principal Investigator |
國峯 崇裕 金沢大学, 機械工学系, 准教授 (90612705)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山下 順広 石川工業高等専門学校, 機械工学科, 准教授 (60592607)
舟田 義則 石川県工業試験場, 機械金属部, 副部長 (80504729)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
|
| Keywords | 指向性エネルギー堆積法 / 付加製造法 / マルチレーザ / レーザ集光位置 / WC-Co超硬合金 / ナノ粒子 / 傾斜機能材料 / 組織制御 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度までの実験で得られたレーザ加工条件に関する知見を基にして，最終年度である今年度は，レーザ指向性エネルギー堆積法（Laser Directed Energy Deposition: LDED）によって，タングステンカーバイド（WC）とコバルト（Co）から構成されるWC-Co超硬合金中のWC粒子径が試料の表層にむけて段階的に変化する粒子径傾斜構造や，WC含有量が段階的に変化する組成傾斜構造などの様々な傾斜構造を積層造形した．粒子径傾斜構造の積層造形時には，供試材としてWC一次粒子径50-80ナノメートルのWCナノ粒子や，WC一次粒子径6マイクロメートルのWC粒子等をそれぞれ用いて作製した平均粒子径約30マイクロメートルのWC-12mass%Co造粒粉末を使用した．マルチレーザ式指向性エネルギー堆積（Multi-beam LDED）法によって，上記の種々のWC粒子径のWC-12mass%Co造粒粉末を基材上に積層造形した．基材直上にはWC一次粒子径6マイクロメートルの造粒粉末を積層し，また上層にはWCナノ粒子を積層造形することで粒子径傾斜構造を実現した．これによって試料の表層部が高硬度，内部が中硬度・高靭性となる傾斜機能材料が作製できた．また，組成傾斜構造の積層造形時には，WC造粒粉末と金属粉末を様々な割合で混合したものを積層造形することで試料を作製した．基材直上ではWC含有量を低くし，上層に向かうにつれて徐々にWC含有量が高くなる傾向にし，最上層にはWC造粒粉末のみを積層造形して組成傾斜構造の超硬合金を得た．これによって試料の表層部が高硬度，内部が低から中硬度・高靭性となる傾斜機能材料を作製することができた．
|
