鋳造と選択的レーザー溶融によって得られたCr/Co合金の構造と選択的機械的特性の比較

A Comparison of the Structure and Selected Mechanical Properties of Cr/Co Alloys Obtained by Casting and Selective Laser Melting.

抄録

選択的レーザー溶融(SLM)技術はますます普及しつつある。この研究の目的は、鋳造とSLMによって得られた合金の金属組織、硬度、および選択された強度特性を、特に疲労強度に重点を置いて比較することである。20個のCr/Co合金棒を鋳造またはSLMで製造し、適切な寸法のサンプルを個々の試験用に準備した。試料の微細構造を金属組織学的に検査し、硬さ、衝撃強さ、引張強さ、曲げ強さ、疲労強さを試験した。また、曲げ、引張、疲労、衝撃試験後に破断させ、得られた破断を走査型電子顕微鏡（SEM）で調べた。縦方向に研磨した鋳造サンプルには、一次デンドライトと少量のガスバブルが見られた。SEM試料はより微細で均一であった。鋳造サンプルと比較して、SLMサンプルは高い硬度、低い平均衝撃強度、高い引張強度を示した。鋳造サンプルは平均伸びも低い値を示した。鋳造試料は、疲労強度がわずかに高いことを示した。鋳造試料の破断面は、破断部に樹枝状突起が明瞭に見える樹枝状突起間性状を示したが、SLM試料の破断面も粒界性状であったが、より細粒であった。SLMでは一般に強度特性が向上し、鋳造では疲労強度がわずかに向上した。

Selective laser melting (SLM) technologies are becoming increasingly popular. The aim of the work is to compare the metallographic structure, hardness, and selected strength properties of alloys obtained by casting and by SLM, with a particular emphasis on fatigue strength. Twenty Cr/Co alloy bars were made by casting or SLM, and samples of appropriate dimensions were prepared for individual tests. The microstructures of the samples were tested by metallography, and then tested for hardness, impact strength, tensile strength, bending strength, and fatigue strength; they were also subjected to fracture after bending, tensile, fatigue, and impact tests, with the resulting fractures examined by scanning electron microscopy (SEM). Primary dendrites and small amounts of gas bubbles were present in the cast samples ground lengthwise. The SEM samples were more finer grained and uniform. Compared to the casting samples, the SLM samples demonstrated higher hardness, lower mean impact strength and higher tensile strength. The casting samples also displayed lower mean elongation values. The casting samples demonstrated slightly higher fatigue strength. The fractures of the casting samples showed an interdendritic character with clearly visible dendrites at the fracture, while those of the SLM samples were also intergranular, but finer grained. SLM generally results in better strength properties, while casting obtains slightly greater fatigue strength.