2022 Fiscal Year Annual Research Report
Materials Development of WC-HEA Cemented Carbides in Superthermal Fields via Laser Directed Energy Deposition
Publicly Offered Research
| Project Area | Creation of Materials by Super Thermal Field: Neo-3D printing by Manipulating Atomic Arrangement through Giant Potential Gradient |
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| Project/Area Number |
22H05280
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
國峯 崇裕 金沢大学, 機械工学系, 准教授 (90612705)
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| Project Period (FY) |
2022-06-16 – 2024-03-31
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| Keywords | High Entropy Alloy / CrMnFeCoNi Alloy / WC-HEA超硬合金 / WC-Co超硬合金 / 機械的性質 / レーザ加工 / 半導体レーザ / コーティング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
粉末供試材としてハイエントロピー合金（High Entropy Alloy: HEA）であるCrMnFeCoNi粉末とWC-12mass%Co造粒粉末，基材として高速度工具鋼を使用した．これらの粉末をマルチレーザ式の指向性エネルギー堆積法（Directed Energy Deposition: DED）装置を用いて単一ビード，および面を造形した．造形条件は出力100-300 W，レーザ走査速度2-40 mm/sで実施した．粉末の混合比については造形後の組成がHEAのみ，HEA-25vol.%WC，HEA-50vol.%WCとなるように混合し，粉末の供給を行った．走査型電子顕微鏡 （SEM）による造形材の微細組織観察，SEM付属のエネルギー分散型X線分光器 （EDX）による組成分析，X線回折による造形部の相同定を行った．また積層造形材に対してビッカース微小硬度試験を実施した．さらに積層造形材に対して，ボールオンディスク型の摩擦摩耗試験を実施した．HEA-25vol.%WCやHEA-50vol.%WCの造形材では，HEAとWC粒子が反応して形成した種々の反応相がX線回折から同定された．EDX分析とX線回折の結果から，これらの反応相も多元素から構成される相になっていることが明らかにされた．WC-HEA超硬合金の硬度をWC-Co超硬合金のそれと比較すると，どの組成においても顕著な硬度の上昇が得られており，前述の反応相のハイエントロピーカーバイド化の影響が推察され，引き続き詳細な分析を次年度に実施していく予定である．またレーザ加工条件を変えることで，これらの反応相の生成は抑制可能であることも明らかにされた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究計画に記載した予定通りにほぼ実験は進んでおり，次年度の研究の見通しも立っているため．
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| Strategy for Future Research Activity |
種々の相の構成が近くなるようにして，4種類程度の特徴的なWC-HEA超硬合金とWC-Co超硬合金をそれぞれ造形し，室温や高温における機械的性質を調べ，WC-HEA超硬合金の有用性を実証することを目指す．
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