| 研究課題/領域番号 |
19H02038
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分18020:加工学および生産工学関連
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| 研究機関 | 東京農工大学 |
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研究代表者 |
笹原 弘之 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00205882)
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| 研究分担者 |
阿部 壮志 埼玉大学, 理工学研究科, 助教 (60756469)
中本 圭一 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90379339)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2021年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2020年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2019年度: 7,930千円 (直接経費: 6,100千円、間接経費: 1,830千円)
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| キーワード | アディティブ・マニュファクチャリング / マグネシウム合金 / 異種金属造形 / モニタリング / 冷却 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
アーク放電を熱源としてワイヤ材料を溶融し積層する独自の高能率な付加加工（アディティブ・マニュファクチャリング(AM)，3Dプリンティング）の手法において，軽量高比強度金属であるマグネシウム(Mg)合金による形状造形を実現し，さらにその表層に耐熱性や耐食性・耐摩耗性に優れた異種金属造形を行い，新たな機能性を付与する新加工方法を開発する．
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| 研究成果の概要 |
アーク放電を熱源としてワイヤ材料を溶融・積層する付加加工の手法において，供給した溶融金属に固体ブロックを接触させて強制的に冷却することにより，軽量高比強度金属であるが溶融時の粘性が低く造形が難しいMg合金を精度よく造形することを可能とした．さらにその表層にMg合金に比して耐熱性や耐食性・耐摩耗性に優れたTi合金，Al合金の異種金属造形の可能性について調査し，界面の金属組織状態や接合強度について明らかにした．これらの組み合わせでは異種金属界面に金属間化合物が生成し冶金的な接合強度は低いが，造形自体は可能であることを示した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
Mg合金は軽量で比強度が高いが，粉末状態では粉塵爆発や燃焼が生じやすいため，粉末材料を用いる一般的な金属AMでの造形が難しい．ワイヤー・アーク方式と固体接触による冷却により，安全かつ精度良くMg合金を造形できることを示した．Mg合金とTi合金，Al合金の異種金属積層における界面での金属間化合物生成の状態を明らかにし，Mg合金表面の硬度の高い金属を積層することができた．金属間化合物の状態は，投入エネルギ量と造形物の温度状態により大きな影響を受けることを明らかにした．低入熱条件では接合状態は悪いが，成分希釈のないTi合金を積層できることを明らかにした．
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