研究者はインコネル 718 をナノカーバイドで強化

2023 年 6 月 7 日

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米国のマサチューセッツ工科大学（MIT）とイスタンブール工科大学トゥルキエ校の研究者らは、セラミックナノワイヤーの添加によって金属粉末を強化する比較的簡単で安価な方法とされるものを報告した。 「ナノカーバイドとシリサイドの現場形成による積層造形インコネル 718 の強化」という論文は、Additive Manufacturing の第 76 巻に掲載されました。

「極限環境向けに、より性能の高い材料の開発に対する大きなニーズが常に存在します。私たちは、この方法が将来他の材料にも大きな可能性を秘めていると信じています」と、バテル・エネルギー・アライアンスの原子力工学教授であり、国立大学の教授であるJu Li氏は述べた。 MIT の材料科学工学部 (DMSE)。

チームのアプローチは、人気のある超合金であるインコネル 718 から始まります。 研究者らは、市販のインコネル 718 粉末を少数のセラミック ナノワイヤとともに粉砕し、その結果「インコネル粒子の表面にナノセラミックの均一な装飾」が得られました。 得られた粉末は、レーザー ビーム粉末床融合 (PBF-LB) 積層造形によって部品を作成するために使用されました。

研究者らは、機械に依存しない新しい粉末を使用して付加的に製造された部品は、インコネル 718 のみで作られた部品よりも気孔率が大幅に低く、亀裂が少ないと報告しました。 そしてそれは、延性、放射線や高温負荷に対する耐性など、他の多くの利点も備えたより強力な部品につながります。

この研究には関与していない香港中文大学の徐松助教授は、「この論文で著者らは、[セラミック]ナノワイヤで強化されたインコネル718の金属マトリックス複合材料を印刷するための新しい方法を提案している。レーザー溶解プロセスによって引き起こされるセラミックのその場溶解により、インコネル 718 の耐熱性と強度が向上しました。さらに、その場で強化されたことで粒子サイズが縮小し、欠陥が除去されました。将来の金属合金の 3D プリンティング、高反射銅の修正や超合金の破壊抑制など、この技術から明らかに恩恵を受けることができます。」

リー氏は、金属合金の極薄積層造形層の冷却速度は、従来の溶融凝固プロセスを使用して作成されたバルク部品の冷却速度よりもはるかに速いため、この研究は「合金設計に大きな新たな余地を開く可能性がある」と述べた。 その結果、「バルク鋳造に適用される化学組成に関する規則の多くは、この種の 3D プリンティングには適用されないようです。そのため、セラミックを添加したベースメタルについて、より広い組成範囲を探索できるようになりました。」

アディティブ マニュファクチャリング論文の主著者の 1 人であるエムレ テコール氏は、「この構成は私たちが最初に決定した構成の 1 つでした。そのため、これらの結果を実際に得ることができて非常に興奮しました。まだ広大な探索スペースが残っています。」と付け加えました。私たちは、より過酷な環境に耐えることができる材料を最終的に実現するために、新しいインコネル複合配合物の研究を続けていきます。」

もう一人の筆頭著者であるアレクサンダー・オブライエン氏は、「3D プリンティングに伴う精度とスケーラビリティにより、材料設計の新たな可能性の世界が開かれました。ここでの私たちの結果は、確実に大きな変化をもたらすであろうプロセスにおける刺激的な初期段階です」と結論付けています。将来の原子力、航空宇宙、あらゆるエネルギー生成の設計に影響を及ぼします。」

「ナノカーバイドとケイ化物の現場形成による積層造形インコネル 718 の強化」は、ここから入手できます。

www.mit.edu

www.mme.itu.edu.tr

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