【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.06.01】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

23UT0132

利用課題名 / Title

革新材料の微細組織分析

利用した実施機関 / Support Institute

東京大学 / Tokyo Univ.

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）革新的なエネルギー変換を可能とするマテリアル/Materials enabling innovative energy conversion（副 / Sub）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed

キーワード / Keywords

アルミニウム基合金, 3Dプリンタ,電子顕微鏡/ Electronic microscope,イオンミリング/ Ion milling

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

津島 夏輝

所属名 / Affiliation

東京大学　大学院工学系研究科

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

樋口　諒,土屋　なさ,ソーピトベトモントリー　サーリット

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

福川 昌宏

利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

UT-103：高分解能走査型電子顕微鏡
UT-153：クロスセクションポリッシャー(CP)

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

3Dプリントにより製作された造形材料における造形プロセスパラメータと微細組織発展及び材料物性の関係性を評価し、材料組織形態及び発現物性の理解を深めることを目的としている。そのために、積層造形材料の結晶観察を実施している。

実験 / Experimental

JSM-7000Fを用いて、3Dプリントにより製作された観察試料の結晶観察を行った。今回観察した材料は、主にアルミ合金粉末を用いた金属造形材料である。一方で、造形プロセスパラメータと微細組織及び材料物性を同じ造形条件化で評価するため、上記EBSD観察で用いた造形物から材料特性試験片を切り出し、別途3点曲げ試験による材料特性評価も実施している。加えて、SEMによる曲げ試験時の破壊挙動の観察と3D形状測定機を用いた表面粗度評価も実施している。このために、28.8mm x 28.8mm x 40mmのブロックをEOS M290プリンタを用いて積層造形し、レーザー出力と積層厚を主要変数として評価を行っている。

結果と考察 / Results and Discussion

レーザー出力が低い条件において一部欠陥造形が確認されたが、それ以外の造形試料では目視で確認できる欠陥及び造形条件の違いによる大きな差異は見受けられなかった。3点曲げ試験による材料物性評価では、レーザー出力が十分な場合には、積層厚を大きくしていくことで、剛性・強度の低下が確認された。ただし、積層厚を一定以上大きくした場合、曲げ試験の過重負荷の過程で段階的な局所破壊が発生し、他の造形条件による試験片とは大きく異なる挙動を示した。
一方で、積層厚を小さくすると、強度と延性の向上が確認された。レーザー出力を低下させた場合、同じ積層厚の設定と比較して、剛性・強度・延性の全ての物性に関して低下することが確認された。これはエネルギー不足による金属粉末の不十分な溶融が起因となっていると考えられる。
EBSDによる結晶観察では、先行研究 [1] で報告される結果と同様に、積層造形の造形面に対して平行な面と造形方向の沿った面で異なる結晶形態が確認され、異なる造形パラメータが平均粒径と結晶形態に与える影響が確認された。特に、レーザー出力を増加させることで、粒径の低下とメルトプール深さの増加が確認された。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

参考文献：[1] X. Liu, C. Zhao, X. Zhou, Z. Shen and W. Liu, "Microstructure of selective laser melted AlSi10Mg alloy,," Materials & Design, Volume 168,, 2019.
謝辞：EBSDによる結晶観察にご協力いただいた福川 昌宏様に謝意を表します。

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件