高温強度と線材アーク付加製造によるTi-6Al-4V合金のマイクロ構造進化（高温下）
Soobin Kim1, Dong-Hyuck Kam2, Kee-Ahn Lee3
1Department of Materials Science and Engineering, Inha University, Incheon, 22212, Republic of Korea.
Scientific reports
|December 15, 2025
まとめ
線材アーク付加製造（WAAM）チタン合金は、熱間圧延チタンと比較して優れた高温強度を示します。マイクロ構造のエンジニアリングにより、WAAM合金が強化されます。
科学分野:
- 材料科学
- 機械工学
- 付加製造
背景:
- チタン合金、特にTi-6Al-4Vは、航空宇宙および生物医学的用途において重要です。
- 高温機械的特性の理解は、極端な条件下での性能にとって不可欠です。
- 線材アーク付加製造（WAAM）は、チタン合金の新しい製造ルートを提供します。
研究 の 目的:
- WAAM Ti-6Al-4Vの高温機械的特性と圧縮変形挙動を調査すること。
- WAAM Ti-6Al-4Vの性能を熱間圧延された対応物と比較すること。
- 高温性能に影響を与えるマイクロ構造特性を調査すること。
主な方法:
- 線材アーク付加製造（WAAM）を用いたTi-6Al-4Vの製造。
- 従来のものと比較して熱間圧延されたTi-6Al-4V。
- 室温（RT）、300°C、500°C、および700°Cでの高温圧縮試験。
- 高度な顕微鏡技術を用いたマイクロ構造解析。
主要な成果:
- WAAM Ti-6Al-4Vは、熱間圧延合金の二峰性マイクロ構造とは異なる、微細なα-lath Widmanstätten構造を示しました。
- WAAM合金は、試験したすべての温度で有意に高い降伏強度を示しました。
- 700°Cでは、WAAM合金はキンキングと断片化により動的再結晶と流動低下を経験しました。
結論:
- 微細なα-lath構造、高角度粒界の割合、およびα/β界面が、WAAM Ti-6Al-4Vの優れた高温強度に寄与しています。
- WAAM Ti-6Al-4Vは、顕著な熱安定性と変形耐性を有しています。
- マイクロ構造制御は、付加製造されたチタン合金の高温性能を強化するための実行可能な戦略です。
