2018 Fiscal Year Annual Research Report
Additive manufacturing of the high-strength nickel base superalloys using the metal 3D printer
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16K06799
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
筧 幸次 首都大学東京, システムデザイン研究科, 教授 (70185726)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | Ni基超合金 / 選択的レーザー溶融法 / 凝固割れ / 再結晶 / δ相 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
タービン翼にはγ’相体積率が高い柱状晶/単結晶鋳造合金，航空機用タービンディスクにはγ”相を強化相とする多結晶鍛造合金IN718（インコネル718）が用いられている．IN718のようなγ”相析出強化型合金では，γ”相の析出速度が非常に遅いことから時効処理中ゆっくりと析出するため，母相が硬化する前に残留応力を除去することができ，積層造形に用いられている．しかし，研究代表者は，IN718のレーザビーム積層造形材の強度は，室温において溶解鍛造材を上回るが，従来の溶解鍛造材に比べ高温強度特性が劣る，すなわち，既存の溶解鍛造材に比べ，時効した積層材のクリープ寿命は1/2，クリープ延性で約1/6でと，格段に劣ることを明らかにした．これは主としてデンドライト間に析出するδ相にって沿って高温で割れが生じること，造形中の急熱，急冷により生じる高密度の転位が割れの先端の応力集中を緩和できないためであることを明らかにした．また，タービン翼用合金では，γ’ 相体積率の高い析出強化型合金であるため，ひずみ時効割れを起こし積層造形が困難である．CM247LCに対して，積層造形後の残留応力を解放するやきなまし熱処理のとき，析出速度の速いγ’ 相は残留応力が解放されるよりも前に析出し，母相が硬化するために割れひずみ時効割れ，およびデンドライト間のZr, Hf偏析による凝固割れを起こすことを明らかにした．ガスタービンにおいて代表的な２種類の超合金について，高温パーツとして使用可能な積層造形プロセスを確立させるための知見を得た．
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