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Jul 14, 2023

テクスチャおよび as のバリアント選択に対する処理パラメータの影響

Scientific Reports volume 12、記事番号: 16168 (2022) この記事を引用 1193 アクセス数 3 引用数 1 オルトメトリクスの詳細 レーザー粉末床で製造される可能性のある材料の中

Scientific Reports volume 12、記事番号: 16168 (2022) この記事を引用

1193 アクセス

3 引用

1 オルトメトリック

メトリクスの詳細

レーザー粉末床溶融法 (LPBF) で製造される材料の中で、優れた溶接性、強度、破壊靱性を備えたマレージング鋼が挙げられます。 ただし、処理パラメータの影響と構築後のテクスチャを制御するメカニズムはまだ明らかではありません。 最近の出版物では、同じ戦略で LPBF を施した他の合金とは対照的に、旧オーステナイトの集合組織指数が低いことが示されました。 著者らはいくつかの仮説を提案したが、結論は出なかった。 この研究は、異なる条件、つまり異なるプリンター、粉末層の厚さ、レーザー放射モードで処理された 300 マルエージング鋼を使用して、これらの結果を調査することを目的としています。 これを行うために、X 線回折、後方散乱電子回折、および走査型電子顕微鏡が使用されています。 結果は、LPBF プロセスに固有の熱処理が旧オーステナイト粒に影響を与えず、その集合組織と形態がプロセス全体を通じて変化しないことを示しています。 また、調査範囲では、微細構造テクスチャーは、レーザー出力やスキャン戦略の影響を受ける可能性はありますが、粉末層の厚さやレーザー放射モードとは関係がありません。 最後に、低度のバリアント選択が観察されており、選択されたバリアントは、マルテンサイト立方体の回転組織に寄与するものです。

一般に 3D プリンティングとして知られる積層造形 (AM) は、材料の層ごとの堆積、溶融、融着、結合から構成される製造プロセスです1。 その利点の中には、最適な量の材料を使用して複雑な部品を一度に製造できる可能性があることが挙げられます2。 金属のさまざまなタイプの AM プロセスの中で、最も重要なもののいくつかは、粉末床溶融 (レーザー粉末床溶融 (LPBF) および電子ビーム溶融 (EBM)) に基づくものです 3。

LPBF では、所定の厚さの粉末層が、事前に溶融した層の上に堆積されます。 続いて、出力、速度、ビーム径、波長、発光モードなどのいくつかのパラメータを特徴とするレーザー3を使用して、層を溶融し、以前に溶融した層に溶融します。 プロセスパラメータを最適に選択すると、最終構造の気孔率が減少し、部品の機械的特性が向上します4。 市販の LPBF マシンには多くのスキャン オプションが提供されていますが、最もよく使用されるオプションはおそらくハッチ戦略です5。 ハッチング中、レーザーは通常、平行線に沿って所定の速度で移動します。その方向はスキャン方向 (SD) と呼ばれます。 それらの間の距離はハッチ間隔と呼ばれ、堆積セクションに垂直な方向は構築方向 (BD) と呼ばれます。 連続するレイヤー上の SD の回転は一般的な戦略であり、異なる SD を持つレイヤーの数を最大化するために 67° (ハッチング角度) の回転が提案されています。 前述したように、市販の LPBF マシンもさまざまなタイプのレーザー放射モードを提供します。 レーザーの発光モードに応じて、レーザーは連続波（CW）発光またはパルス波（PW）発光になります。 CW 放射レーザーは連続した一定強度の放射線を放射しますが、PW 放射レーザーは規則的な間隔で非常に短い光パルスを放射します。 CW 放射レーザーは連続的な特性により、トラックと呼ばれる細長いメルト プール (MP) を作成します。 一方、PW 発光レーザーでは、互いに重ね合わせることができる MP のグループが形成されます。 PW 発光モードのパラメータは次のとおりです。ポイント距離 (隣接する MP 間の距離)、露光時間 (レーザーがオンになっている間にレーザーが特定のポイントで停止する時間)、およびジャンプ遅延 (レーザーがポイントに移動する間にレーザーがオフになる時間)次の点)。 短い露光時間と長いジャンプ遅延の場合、PW 発光レーザーはより速い凝固速度をもたらし、加熱を回避して熱歪みを最小限に抑えることができると考えられています7。