| 研究概要 |
本研究は,最近注目されはじめた金属粉末の積層造形法に着目し,レーザ照射により粉末を瞬時に溶融急冷凝固しながら形状を付与できる特長を活かして,これまで大型化および二次加工が難しいとされている金属ガラス材料に対して,金属ガラスを創製しながら同時に大型で複雑な形状をも付与できる新しい造形技術を確立することを目的とする.平成23年度は,Zr基金属ガラス組成の2次元平板の造形において,金属ガラス相が比較的生成しやすいレーザ照射条件を見出すとともに,1辺5mmの四角錐状の3次元形状を積層造形し,断面の観察,および造形物の高さ方向の断面硬さ分布の測定を行った.その結果,硬さ分布に多少バラツキはあるものの,断面硬さは全体的に金属ガラス材に比べてやや高い傾向を示した.原因の一つとして微結晶相の生成が考えられるため,詳細な構造解析の結果と照合して考察する予定である.また,熱伝導解析(有限要素法によるシミュレーション)を用いて,造形物内部の温度分布を予測し,結晶化を回避できる最適なレーザ照射条件を探索した.はじめに,表層の粉末面におけるレーザ光の吸収率を設定した.次に,積層1層目でレーザを1回走査させた際の熱伝導解析を行った,その結果,造形実験から見出した金属ガラス相が比較的生成しやすいレーザ照射条件は,冷却時の温度変化の予測から,結晶化が起こりにくい条件であることが確認できた.
さらに,Zr基以外の金属ガラス材として,Ni基,Fe基の代表的組成の素粉末混合体を用いて2次元平板を造形し,構造解析を行った.その結果,比較的融点の高い元素を含む系では,造形物内に単体元素のまま結晶相が残りやすく,Zr基に比べて金属ガラス相は生成しにくいことがわかった.
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