| 研究課題/領域番号 |
19H02038
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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 |
中本 圭一 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90379339)
阿部 壮志 埼玉大学, 理工学研究科, 助教 (60756469)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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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 / モニタリング |
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| 研究実績の概要 |
① Mg合金の溶融・固化プロセスにおける冷却速度のコントロール： ワイヤ＋アーク放電による金属の溶融・固化による積層造形物の金属組織を制御するためには、固化する過程における冷却プロセスを制御する必要がある．これまでの研究で，鉄鋼材料やNi基耐熱合金では水冷において結晶粒が微細化することが明らかとなってきた．しかしMgは反応性が高いため，水以外の沸点の高い液体あるいは低融点金属を冷媒として用いる事を新たに検討した．固体の接触により造形物の温度を低下する手法について検討した．
② 造形条件へのフィードバックに向けた形状，温度のインプロセスモニタリング手法の開発： 指向性エネルギー堆積の原理による造形では ，付加する金属の体積は制御可能であるが，凝固するまでの流動可能な溶融状態の表面形状は，重力，表面張力，粘度，濡れ性，下層部分の形 状や温度に依存し単純には定まらない．そこで，二次元レーザセンサを走査することにより三次元的な造形形状あるいは現在付加中の形状をモニタリングを可能とするシステムを構築した．
③ 混合異種金属の溶融・凝固プロセスにおける成分傾斜層の形成：Mg板の表層にTi合金層を付加加工の実現可能性を検討したが，Ti-Mg系は2相分離系で混合状態の実現はできなかった．中間層にAl層を設け，MgからAl層を介してTiへの積層が可能であることを明らかにした．その際，金属間化合物が生成していることも確認した．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
① Mg合金の溶融・固化プロセスにおける冷却速度のコントロールについては，固体の接触により造形物の温度を低下する手法について検討し，Mg合金造形時の問題を回避できる見込みがついた．
② 造形条件へのフィードバックに向けた形状，温度のインプロセスモニタリング手法について，二次元レーザセンサを走査することにより三次元的な造形形状あるいは現在付加中の形状をモニタリングを可能とするシステムを構築した．
③ 混合異種金属の溶融・凝固プロセスにおける成分傾斜層の形成：Mg板の表層にTi合金層を付加加工の実現可能性を検討したが，Ti-Mg系は2相分離系であり，当初想定したよううな入り混じった混合状態が機械的な結合をもたらす状態は得られなかった．そこで中間層にAl層を設け，MgからAl層を介してTiへの積層が可能であることを明らかにした．
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| 今後の研究の推進方策 |
① Mg合金の溶融・固化プロセスにおける冷却速度のコントロール： 固体の接触により造形物の温度を低下する手法を確立し，形状精度の向上も両立する．
② 造形条件へのフィードバックに向けた形状，温度のインプロセスモニタリング手法の開発： 二次元レーザセンサを走査することにより三次元的な造形形状あるいは現在付加中の形状をモニタリングを可能とするシステムを構築したので，温度のインプロセスモニタリングと組合せ，条件設定へのフィードバックを行うことを可能とする．
③ 混合異種金属の溶融・凝固プロセスにおける成分傾斜層の形成：Mg-Al-Tiの積層の可能性を追求するとともに，Ti以外の金属によるMg表面の保護・強化の手法について検討する．
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