表1レーザ仕様図1L-PBF法によるサーメット積層造形とその問題点１．目的・背景キーワード：積層造形，サーメット，反応合成サーメット（■■■■■■）■■はセラミック（■■■■■■■）粒子を金属（■■■■■）で結合した硬質材料であり，硬質粒子としては■■■■■■■■■■■ など■金属結合材としては■■■■■など様々な材料の組合せで作製される．サーメットは，難加工性であるため，切削用バイトなど用途展開が比較的単純形状品なものに限定される．もし，複雑形状を付与できれば，内部水管をもつプレス金型，センサー内蔵金型，高耐摩耗軸受部品など，様々な用途展開が広がる．そこで，本研究では，一般には３Ｄプリンタとして知られている積層造形技術を用いて，従来は困難と考えられていたサーメットへの複雑形状付与を可能にするための基礎研究を実施した．具体的には，金属３Ｄプリンタの一つの方式であるレーザ粉末床溶融結合法：■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■法）を用いた ■■■．これは，ベースプレート上に薄く敷設した粉末にレーザを照射し，照射部分を固化させる．レーザ照射と粉末の敷設を繰り返すことにより複雑形状を造形するプロセスである．ただし，以下のような理由により，■■■■■法によるサーメットの造形は，困難であることが予想された（図■）．・レーザエネルギ密度が低いと金属とセラミックス粉末が焼結しない■■■■．・レーザエネルギ密度が高いと金属相とセラミックス相の間で化学反応を生じ脆性な相が生じてしまう■■■．WCとCoの混合粉末本研究課題では，鉄系サーメットとして，■■■ ■■■系サ名古屋大学大学院工学研究科物質プロセス工学専攻（ ■■■年度一般研究開発助成■■■ ■■■ ■ ■■ ）教授小橋眞２．実験方法ーメットと■■■■■■■■系サーメットを選択した．■■■ ■■■系サーメット■■■は，①■■■ が鉄中に安定して存在するので高温状態となるレーザプロセスに適していること，②■■■ 生成時に生じる強い発熱がレーザに対する補助熱源となると考えられること，③■■■ が生成する組成範囲を広くとることが経験的にわかっているので■■■ 配合量の高いサーメットの合成が期待できること，④■■中に微細■■■ が分散すると予想できることから，サーメット用材料として適していると判断した．もう一つの検討材料である■■■■■■■■■ ■も化学的に安定な組み合わせであり，レーザによる高温状態からの凝固により■■■■中に■■■が晶出すると想定され，微細な硬質粒子（■■■）の分散が期待できる．また，結合相である鉄アルミナイドは，その高い比強度と優れた耐酸化性，耐摩耗性，耐腐食性でよく知られている． ・■レーザの仕様波長970 nmの半導体レーザを使用し，周波数1000 Hzでパルス状に発振した．レーザの仕様を表1に示す．項目レーザ形式発振波長発振周波数パルス立上り時間最大平均出力光伝送方式ファイバー径スポット径（ｆ値） ■ ■供試材TiB2/Feサーメットの原料粉末としてFe粉末（純度99.9%，粒径<53m），Ti粉末（純度99.9%，粒径<45 m），B粉末（純度99%，粒径<45 m）を用いた（図2）．表2にFe-Ti-B混合粉末の混合比を示す．No.1の条件においては純Fe粉末のみを使用した．No. 2~6の条件ではFe粉末とTi粉末のモル比を1.4:1で固定し，B粉末のモル比が0.6, 0.8,1.0, 1.3, 1.6となるように秤量した．No. 規格半導体レーザ970nm1000Hz<30s500Wファイバー伝送400mφ1.2mm入熱大トレードオフの関係にあり、好適範囲がない。入熱小入熱小入熱小WC/CoWC/Co超超硬硬合合金金スパッタ発生➔粉末の飛散➔造形不可能− 314 −選択的レーザ溶融法と■■■■■■■プロセスの組合せによる鉄系サーメットの■■積層造形
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