2023 Fiscal Year Annual Research Report

レーザ3D積層造形技術を活かした新規アルミニウム耐熱合金の創製

Research Project

Project/Area Number	22KJ1566
Allocation Type	Multi-year Fund
Research Institution	Nagoya University
Principal Investigator	王文苑名古屋大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)
Project Period (FY)	2023-03-08 – 2024-03-31
Keywords	積層造形 / Al-Fe-Mn合金 / Al-Fe-Mn-Cu合金 / 高温強度 / 組織安定性 / 熱処理 / 合金設計
Outline of Annual Research Achievements	（1）高密度造形条件の確立：Al-2.5Fe-2Mn、Al-2.5Fe-2Mn-2Cu(wt.%)両合金造形体の高密度化および微細組織におけるレーザ3D積層造形技術の造形条件の最適化を行いました。相対密度が99.5%以上となる試料を作製しました。さらに、走査電子顕微鏡（SEM）や透過電子顕微鏡（TEM）を用いて、造形体の微細組織を観察し、造形条件との関連性を評価しました。これにより、造形体の相対密度と微細組織形態の関係を理解し、最適な造形条件を確立することができました(Al-Fe-Mn: P=204W, v=1.4m/s; Al-Fe-Mn-Cu: P=179W, v=1.0m/s)。（2）熱力学計算：凝固プロセスの解明として、メルトプールの観察と凝固シミュレーションを組み合わせて、最適な造形条件を予測しました。この過程で、合金造形体の凝固挙動や組織形成メカニズムを明らかにしました。強度や性能の予測を行いました。これにより、合金造形体の微細組織や強度の予測を行い、研究の方針を調整しました。（3）金属間化合物相の熱安定性しませんと高温強度：（1）で得られた最適な造形条件で創製された造形体を用いて、金属間化合物相の析出形態や合金造形体の長時間安定性を調査しました。両合金の強度は、300℃で長時間保持ご後ほぼ低下しません。両合金の造形体を用いて、高温引張試験も実施し、三元および四元合金の引張強度は、室温でそれぞれ370 MPaと450 MPaを超えています。三元合金は、300℃の引張条件下でも250 MPa以上の高強度を維持できます。これにより、合金の強度や転位密度変化を調査し、合金の挙動を理解しました。