２．酸化ランタン・タングステン合金の特性調査 純タングステンの再結晶温度は純度に依存するが，1500K～1800Kと言われている．従って，1800K程度ではより急激に粒成長が進むことが知られている．過去にレーザ溶融法による3次元積層造形により純タングステンの試作を試みた結果，レーザ加熱により幅100μm程度の柱状の粗大結晶が観察され，これに伴い相対密度，強度ともに低い値に留まった．すなわち，ガス温度2000Kを達成するヒータの実現には，結晶の粗大化を抑制し，強度の改善を図る必要がある． 図２■ドープによる粒成長の抑制 1・2 研究目的■結晶粗大化の抑制の方策として，合金化，すなわち図２に示すように高温でも安定な物質をタングステン中にドープし，結晶粒界に分散させることで粒成長を抑制することが考えられる．これにより，粗大化と再結晶の抑制により，強度の向上が期待される．本研究では，純タングステンへのドープ物質として酸化ランタン（La2O3）を選定し，添加の効果を調査する．開発を通し，高品位の合金粉の製作工程，最適なレーザ溶融条件を見出し，広くレーザプロセッシング分野に貢献する．獲得した技術により薄肉・多層ヒータを実現し，高性能な宇宙用エンジンの他，広く産業利用可能な高効率の超高温ヒータを提供する． 図３■作製したタングステン・酸化ランタンドープ粉末の2・1 酸化ランタンドープ粉末の作製■まずタングステンへのドープ材としての酸化ランタンを選択し，タングステン・酸化ランタンドープ粉末の作製に取り組んだ．作製方法として，A焼結，B緻密化焼結，C緻密化焼結後に酸素除去，以上3通りの手法を採用した．作製した粉末のSEM画像を図３に示す．まず500倍の像から理解される通り，Aでは焼結することなく残存した原料粉が多数存在しており，かつ焼結されたものに関しても粒径のばらつきが大きい．一方，B，Cではこれらの改善が見られる．次に2000倍の像を確認すると，Aでは粉末が原料粉の形状を留めたまま不完全に融着しており，形状も凹凸がありボイドも多く見られる．一方，B，CはAに比べ凹凸やボイドが改善されていることが確認された．酸素除去を施したCは最終的な酸素含有量が減少できており，合金化の際の粒界への析加熱後の加熱前の粒界粒界ドープ物質図４■レーザ走査速度とハッチ幅の変更に伴う造形品のボイドへの影響 SEM像 − 255 −純タングステンタングステン合金
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