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金属3Dプリンタを用いた高強度ニッケル基超合金の積層造形

研究課題

研究課題/領域番号 16K06799
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 材料加工・組織制御工学
研究機関首都大学東京

研究代表者

筧 幸次  首都大学東京, システムデザイン研究科, 教授 (70185726)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2017年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2016年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
キーワードニッケル基超合金 / 積層造形 / 選択的レーザー溶融法 / 電子ビーム溶融法 / 高温強度 / デンドライト組織 / 凝固偏析 / Ni基超合金 / 凝固割れ / 再結晶 / δ相 / ひずみ時効割れ / 柱状晶 / 材料加工・処理 / 構造・機能材料 / 機械材料・材料力学
研究成果の概要

レーザー積層造形法で作製したNi基超合金において,凝固偏析により高温強度特性劣化と凝固割れが生じる.また,プロセス中に導入される高密度の転位により熱処理中またはクリープ変形中に再結晶が形成されクリープ強度が低下する.EBMでは,凝固偏析が緩和され,転位密度も低下しているため,EBMの造形環境は,レーザー造形プロセス条件開発において,課題解決の方向性を示唆していると考えられる.また仮焼結を必要としない真空中でのレーザー造形において,EBM材と同等のクリープ特性が得られることから,中空構造材の積層造形という利点からその研究開発が必要と考えられる.

研究成果の学術的意義や社会的意義

選択的レーザー溶融法で作製した積層造形Ni基超合金において,プロセス過程の急熱急冷の繰り返しに起因するデンドライト凝固偏析により高温強度特性劣化が生じ,そのメカニズムを明らかにし,その課題解決の方向性を示した.

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (51件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (18件) (うち国際共著 2件、 査読あり 14件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (33件) (うち国際学会 9件、 招待講演 7件)

  • [雑誌論文] Study of Formed Oxides in IN718 Alloy during the Fabrication by Selective Laser Melting and Electron Beam Melting2018

    • 著者名/発表者名
      Yu Hao、Hayashi Shigenari、Kakehi Koji、Kuo Yen-Ling
    • 雑誌名

      Metals

      巻: 9 号: 1 ページ: 19-19

    • DOI

      10.3390/met9010019

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Characterization of Ni-Based Superalloy Built by Selective Laser Melting and Electron Beam Melting2018

    • 著者名/発表者名
      Kuo Yen-Ling、Kamigaichi Azusa、Kakehi Koji
    • 雑誌名

      Metallurgical and Materials Transactions A

      巻: 49 号: 9 ページ: 3831-3837

    • DOI

      10.1007/s11661-018-4769-y

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The Effect of Post-Processes on the Microstructure and Creep Properties of Alloy718 Built Up by Selective Laser Melting2018

    • 著者名/発表者名
      Kuo Yen-Ling、Nagahari Toshiki、Kakehi Koji
    • 雑誌名

      Materials

      巻: 11 号: 6 ページ: 996-996

    • DOI

      10.3390/ma11060996

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Strengths and Microstructure of SUS316L Fabricated by Selective Laser Melting2018

    • 著者名/発表者名
      Akino Kazuki、Kakehi Koji
    • 雑誌名

      MATERIALS TRANSACTIONS

      巻: 59 号: 3 ページ: 482-487

    • DOI

      10.2320/matertrans.M2017163

    • NAID

      130006400681

    • ISSN
      1345-9678, 1347-5320
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 金属粉末積層造形法により作製した耐熱合金における高温強度特性劣化2018

    • 著者名/発表者名
      筧 幸次,郭妍伶,秋野一輝
    • 雑誌名

      日本ガスタービン学会誌

      巻: 46 ページ: 197-203

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] 不純物元素に対しロバストな積層造形ニッケル基超合金の創成2018

    • 著者名/発表者名
      筧 幸次,林 重成,郭 妍伶,佐藤 直子,尾ノ井 正裕
    • 雑誌名

      日本学術振興会耐熱金属材料第123委員会研究報告

      巻: 59 ページ: 359-372

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] SLM積層造形法を用いて作製した固溶強化型Ni基超合金IN625のクリープ特性と組織2018

    • 著者名/発表者名
      磯部諒也,筧幸次
    • 雑誌名

      日本学術振興会耐熱金属材料第123委員会研究報告

      巻: 59 ページ: 455-470

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Effects of build direction and heat treatment on creep properties of Ni-base superalloy built up by additive manufacturing2017

    • 著者名/発表者名
      Kuo Yen-Ling、Horikawa Shota、Kakehi Koji
    • 雑誌名

      Scripta Materialia

      巻: 129 ページ: 74-78

    • DOI

      10.1016/j.scriptamat.2016.10.035

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書 2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The effect of interdendritic δ phase on the mechanical properties of Alloy 718 built up by additive manufacturing2017

    • 著者名/発表者名
      Kuo Yen-Ling、Horikawa Shota、Kakehi Koji
    • 雑誌名

      Materials & Design

      巻: 116 ページ: 411-418

    • DOI

      10.1016/j.matdes.2016.12.026

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書 2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ti–6Al–4Vレーザー積層材の組織と機械的特性2017

    • 著者名/発表者名
      櫻井 勇也、筧 幸次
    • 雑誌名

      日本金属学会誌

      巻: 81 号: 3 ページ: 120-126

    • DOI

      10.2320/jinstmet.J2016042

    • NAID

      130005397039

    • ISSN
      0021-4876, 1880-6880, 2433-7501
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書 2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Influence of Powder Surface Contamination in the Ni-Based Superalloy Alloy718 Fabricated by Selective Laser Melting and Hot Isostatic Pressing2017

    • 著者名/発表者名
      Kuo Yen-Ling、Kakehi Koji
    • 雑誌名

      Metals

      巻: 7 号: 9 ページ: 367-367

    • DOI

      10.3390/met7090367

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effect of the Prior Particle Boundary on the Microstructure and Mechanical Properties of Hot-Isostatic-Pressed IN718 Alloy2017

    • 著者名/発表者名
      Y.L. Kuo, K. Kakeh
    • 雑誌名

      MATERIALS TRANSACTIONS

      巻: 58 号: 7 ページ: 1042-1048

    • DOI

      10.2320/matertrans.M2017045

    • NAID

      130006777010

    • ISSN
      1345-9678, 1347-5320
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The High Temperature Tensile and Creep Behaviors of High Entropy Superalloy2017

    • 著者名/発表者名
      Tsao Te-Kang、Yeh An-Chou、Kuo Chen-Ming、Kakehi Koji、Murakami Hideyuki、Yeh Jien-Wei、Jian Sheng-Rui
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 7 号: 1 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1038/s41598-017-13026-7

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] SUS316L ステンレス鋼積層造形材の強度と組織2016

    • 著者名/発表者名
      秋野 一輝, 筧 幸次
    • 雑誌名

      日本金属学会誌

      巻: 80 号: 12 ページ: 772-777

    • DOI

      10.2320/jinstmet.JAW201610

    • NAID

      130005284307

    • ISSN
      0021-4876, 1880-6880, 2433-7501
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] ニッケル基単結晶超合金のクリープ強度におよぼす2次結晶方位の影響2016

    • 著者名/発表者名
      筧幸次
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集

      巻: 82 号: 838 ページ: 15-00673-15-00673

    • DOI

      10.1299/transjsme.15-00673

    • NAID

      130005159205

    • ISSN
      2187-9761
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] プラズマ回転電極法を用いて作製した粉末焼結ニッケル超合金の組織と強度2016

    • 著者名/発表者名
      筧幸次,横森玲,西牧智大
    • 雑誌名

      日本金属学会誌

      巻: 80 号: 8 ページ: 508-514

    • DOI

      10.2320/jinstmet.J2016014

    • NAID

      130005165560

    • ISSN
      0021-4876, 1880-6880, 2433-7501
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] High Temperature Properties of Advanced Directionally-Solidified High Entropy Superalloys2016

    • 著者名/発表者名
      Te-Kang Tsao, An-Chou Yeh, Jien-Wei Yeh, Mau-Sheng Chiou, Chen-Ming Kuo, Hideyuki Murakami, Koji Kakehi
    • 雑誌名

      Superalloys 2016: Proceedings of the 13th Intenational Symposium of Superalloys

      巻: 13 ページ: 1001-1009

    • DOI

      10.1002/9781119075646.ch106

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 金属3Dプリンタのスーパーアロイへの適用の可能性をさぐる2016

    • 著者名/発表者名
      筧幸次
    • 雑誌名

      機械技術

      巻: 64 ページ: 76-82

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Effect of Post Treatment on Creep Properties of Ni Based Superalloy ・Inconel 718 Built up by selective laser melting2019

    • 著者名/発表者名
      T. Nagahari, Y.L. Kuo, K. Kakehi,
    • 学会等名
      3rd International Symposium Additive Manufacturing, ISAM2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Influence of Powder Surface Contamination in the Ni-Based Superalloy Alloy718 Fabricated by Selective Laser Melting and Hot Isostatic Pressing2018

    • 著者名/発表者名
      Koji Kakeh, Yen-Ling, Kuo
    • 学会等名
      Eurosuperalloys 2018:
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Characterization of Ni-based superlloy built by Selective Laser Melting and Electron Beam Melting,2018

    • 著者名/発表者名
      Y. L. Kuo
    • 学会等名
      EUROSUPERALLOYS 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The effect of microstructure on the oxidation behavior of Alloy718 built up by selective laser melting and electron beam melting2018

    • 著者名/発表者名
      Y.L. Kuo
    • 学会等名
      2019 JIM Spring Annual (164th) Meeting,
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] SLM法とHIP法により作製したNi基超合金CM247LCの組織と機械的特性2018

    • 著者名/発表者名
      平井篤志,郭妍伶、筧幸次
    • 学会等名
      第46回日本ガスタービン学会定期講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] SLM法におけるプロセスパラメータがNi基超合金IN718の欠陥および機械的特性に及ぼす影響2018

    • 著者名/発表者名
      近藤研志,筧幸次,An-Chou Yeh
    • 学会等名
      第46回日本ガスタービン学会定期講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] SLM積層造形法を用いて作製した固溶強化型Ni基超合金IN625のクリープ特性と組織2018

    • 著者名/発表者名
      磯部諒也,筧幸次
    • 学会等名
      日本学術振興会耐熱金属材料第123委員会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 不純物元素に対しロバストな積層造形ニッケル基超合金の創成2018

    • 著者名/発表者名
      筧 幸次
    • 学会等名
      日本学術振興会耐熱金属材料第123委員会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Microstructure and mechanical properties of Ni-base superalloys fabricated by selective laser melting2018

    • 著者名/発表者名
      K.Kakehi
    • 学会等名
      CAMS 2018, Advancing Materials and Manufacturing
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 耐熱合金の3D積層造形の現状と課題2018

    • 著者名/発表者名
      筧 幸次
    • 学会等名
      日本ガスタービン学会主催ガスタービンセミナー
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 酸素・窒素に対しロバストな積層造形ニッケル基超耐熱合金開発2018

    • 著者名/発表者名
      筧 幸次
    • 学会等名
      粉体粉末冶金協会粉末積層3D技術員会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Influence of Powder Surface Oxides on the Microstructure of Ni-based Alloys Fabricated by SPS and Additive Manufacturing2018

    • 著者名/発表者名
      Hao Yu, Shigenari Hayashi, Koji Kakehi
    • 学会等名
      耐熱金属材料第123委員会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] SLM法により積層造形した高強度ステンレス鋼の強度と組織2017

    • 著者名/発表者名
      秋野一輝,筧幸次
    • 学会等名
      日本金属学会第160回春季講演大会
    • 発表場所
      首都大学東京南大沢キャンパス
    • 年月日
      2017-03-15
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 電子ビーム積層造形Inconel 718のクリープ特性2017

    • 著者名/発表者名
      上垣内梓,堀川将大,筧幸次
    • 学会等名
      日本金属学会第160回春季講演大会
    • 発表場所
      首都大学東京南大沢キャンパス
    • 年月日
      2017-03-15
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] レーザー走査方法が積層造形Ni基超合金の組織と機械特性に及ぼ影響2017

    • 著者名/発表者名
      堀川将大,筧幸次
    • 学会等名
      日本金属学会第160回春季講演大会
    • 発表場所
      首都大学東京南大沢キャンパス
    • 年月日
      2017-03-15
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Microstructure and high-temperature strengths of IN718 built up by DMLS additive manufacturing2017

    • 著者名/発表者名
      Y.L Kuo, K. Kakehi
    • 学会等名
      The 4th International Conference on Powder Metallurgy in Asia
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Microstructure and mechanical properties of Alloy718 built up by additive manufacturing processes: a comparison between EBM and SLM2017

    • 著者名/発表者名
      Y.L. Kuo, A. Kamigaichi, K. Kakehi
    • 学会等名
      IUMRS-ICAM 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] EBM・SLM積層法により造形したSUS316Lステンレス鋼の強度特性および組織2017

    • 著者名/発表者名
      秋野一輝,筧幸次
    • 学会等名
      日本金属学会第161回春季講演大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 選択的レーザー溶融法により積層造形されたγ'析出型Ni基超合金IN939の高温強度と微視組織2017

    • 著者名/発表者名
      平塚耀,筧幸次
    • 学会等名
      日本金属学会第161回春季講演大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 選択的レーザ溶融法および電子ビーム溶融法で積層造形したIN718の クリープ特性2017

    • 著者名/発表者名
      上垣内梓,郭妍伶,筧幸次
    • 学会等名
      日本ガスタービン学会定期講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 選択的レーザー溶融法を用いて積層造形した固溶強化型Ni基超合金IN625の高温強度と組織2017

    • 著者名/発表者名
      磯部諒也,筧幸次
    • 学会等名
      日本ガスタービン学会定期講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 選択的レーザー溶融法により積層造形されたγ'析出型Ni基超合金IN939の高温強度と微視組織2017

    • 著者名/発表者名
      筧幸次,平塚 耀
    • 学会等名
      日本ガスタービン学会定期講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] EBM・SLM積層法により造形したSUS316Lステンレス鋼の強度特性および組織2017

    • 著者名/発表者名
      秋野一輝,筧幸次
    • 学会等名
      日本ガスタービン学会定期講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 電子ビーム溶融法および選択的レーザ溶融法積層造形したニッケル基超合金;の組織と特性2017

    • 著者名/発表者名
      筧幸次
    • 学会等名
      Arcam/GE-HTL セミナー
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Ni基超合金の積層造形2017

    • 著者名/発表者名
      筧幸次
    • 学会等名
      第68回塑性加工連合講演会,
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] The unexpected precipitation and recrystallization in Ni-base superalloys fabricated by selective laser melting,2017

    • 著者名/発表者名
      K. Kakehi, Y.L. Kuo
    • 学会等名
      IUMRS International Conference in Asia
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Microstructure and mechanical properties of Alloy718 built up by additive manufacturing processes: a comparison between EBM and SLM2017

    • 著者名/発表者名
      Yen-Ling Kuo, A. Kamigaichi, S. Horikawa, K. Kakehi
    • 学会等名
      IUMRS International Conference in Asia
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of Oxides Formed on Raw Powders on the Microstructure of Consolidated Ni-based Alloys2017

    • 著者名/発表者名
      Hao Yu, Shigenari Hayashi, Koji Kakehi
    • 学会等名
      日本金属学会2018年春期(第162回)講演大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] レーザービーム積層造形法により作製したIN718の組織と強度特性2016

    • 著者名/発表者名
      堀川将大,郭妍伶,筧幸次
    • 学会等名
      第44回日本ガスタービン学会定期公演会
    • 発表場所
      ホテルリッチ&ガーデン酒田
    • 年月日
      2016-10-26
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Ti-6Al-4V積層造形材のクリープ特性と微視組織2016

    • 著者名/発表者名
      櫻井勇也, 筧 幸次
    • 学会等名
      第44回ガスタービン学会定期公演会
    • 発表場所
      ホテルリッチ&ガーデン酒田
    • 年月日
      2016-10-26
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 単結晶Ni基超合金のクリープ挙動に及ぼすReの影響2016

    • 著者名/発表者名
      大橋健史,野村直輝,筧幸次
    • 学会等名
      第44回ガスタービン学会定期公演会
    • 発表場所
      ホテルリッチ&ガーデン酒田
    • 年月日
      2016-10-26
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] SUS316Lステンレス積層造形材の強度と組織2016

    • 著者名/発表者名
      秋野一輝,筧幸次
    • 学会等名
      第44回ガスタービン学会定期公演会
    • 発表場所
      ホテルリッチ&ガーデン酒田
    • 年月日
      2016-10-26
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Microstructure and mechanical properties of IN 718 built up by direct metal laser sintering2016

    • 著者名/発表者名
      Y.L Kuo, K. Kakehi
    • 学会等名
      The 3rd International Congress on 3D Materials Science
    • 発表場所
      Illinois, USA
    • 年月日
      2016-06-10
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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