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公開番号2025119481
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-14
出願番号2024014388
出願日2024-02-01
発明の名称金属付加製造物およびその製造方法
出願人株式会社プロテリアル
代理人
主分類B22F 10/38 20210101AFI20250806BHJP(鋳造;粉末冶金)
要約【課題】機械的特性における異方性を低減した付加製造物およびその製造方法を提供する。
【解決方法】溶融凝固層が積層された金属付加製造物であって、付加製造面に対して垂直方向の断面に対するEBSD法によって得られた結晶方位マップ像における、結晶粒の長軸の長さ/短軸の長さの比であるアスペクト比の平均値が3.3以下であることを特徴とする金属付加製造物。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
溶融凝固層が積層された金属付加製造物であって、付加製造面に対して垂直方向の断面に対するＥＢＳＤ法によって得られた結晶方位マップ像における、結晶粒の長軸の長さ／短軸の長さの比であるアスペクト比の平均値が３．３以下であることを特徴とする金属付加製造物。
続きを表示（約 930 文字）【請求項２】
溶融凝固層が積層された金属付加製造物であって、付加製造面に対して垂直方向の断面または水平方向の断面に対するＥＢＳＤ法によって得られた、隣り合う測定点間の結晶方位の差から算出した転位密度の平均値が０．８５×１０
１４
／ｍ
２
以下であり、且つ前記垂直方向の断面および前記水平方向の断面における平均結晶粒径が共に８５μｍ以下であることを特徴とする金属付加製造物。
【請求項３】
前記付加製造面に対して平行方向の０．２％耐力と前記付加製造面に対して垂直方向の０．２％耐力の差が、前記平行方向と前記垂直方向の内いずれか大きい方の０．２％耐力の１７％以下であり、前記平行方向の引張強度と前記垂直方向の引張強度の差が、前記平行方向と前記垂直方向の内いずれか大きい方の引張強度の１５％以下であり、前記平行方向の伸びと前記垂直方向の伸びの差が、前記平行方向と前記垂直方向の内いずれか大きい方の伸びの１５％以下であることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の金属付加製造物。
【請求項４】
下記（１）式による熱源エネルギー密度Ｅが２０Ｊ／ｍｍ
３
以上８５Ｊ／ｍｍ
３
以下となるように、層厚さｔを０．０４ｍｍ超０．１２ｍｍ以下、走査ピッチａを０．０９ｍｍ以上０．１１ｍｍ未満、走査速度ｖを６００ｍｍ／ｓ以上１２５０ｍｍ／ｓ以下の範囲からそれぞれ選択し、レーザビームまたは電子ビームの出力Ｐを２００Ｗ以上３５０Ｗ以下の範囲で調整しながら照射し、溶融凝固を繰り返すことにより付加製造を行い、付加製造面に対して垂直方向の断面に対するＥＢＳＤ法によって得られた結晶方位マップ像における、結晶粒の長軸の長さ／短軸の長さの比であるアスペクト比の平均値が３．３以下である金属付加製造物を得ることを特徴とする金属付加製造物の製造方法。
Ｅ＝Ｐ／（ｖ×ａ×ｔ）・・・（１）
Ｅ：熱源エネルギー密度（Ｊ／ｍｍ
３
）、Ｐ：レーザビーム又は電子ビームの出力（Ｗ）、ｖ：走査速度（ｍｍ／ｓ）、ａ：走査ピッチ（ｍｍ）、ｔ：層厚さ（ｍｍ）

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は金属付加製造物およびその製造方法に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、金属部材を製造する方法として付加製造法が用いられるようになってきている。付加製造法の中でも粉末床溶融結合法は、上下に移動可能な造形ステージ上に設置されたベースプレートの上に金属粉末を敷き詰めて、熱源から発せられるエネルギービームによってこれらの金属粉末を溶融および凝固することで固化層を得る。その後、この固化層の上に新たな金属粉末を敷き詰めて更なる固化層を得る。このような工程を繰り返して三次元形状の金属付加製造物を得る手法である。
【０００３】
このような、付加製造法においては、得られる金属付加製造物に影響を与えるパラメータの一つとして、金属粉末の積層厚さが挙げられている。例えば、特許文献１には２０μｍ以上５５μｍ以下である第一積層厚さで積層した原料粉末から第一領域を造形し、５５μｍ超８５μｍ以下である第二積層厚さで積層した原料粉末から第二領域を造形する積層造形法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２０－０５０９２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
積層厚さが小さい場合、造形効率を高めることができない上に、金属粉末の下に形成した凝固層に入熱しやすくなる。しかしながら、層厚さを大きくしつつ機械的特性の異方性を低減する方法は分かっていない。金属付加製造物の機械的特性において異方性が高いと、特定方向に対する強度が低くなるため望ましくない。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、機械的特性における異方性を低減した付加製造物およびその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第一の本発明は、溶融凝固層が積層された金属付加製造物であって、付加製造面に対して垂直方向の断面に対するＥＢＳＤ法によって得られた結晶方位マップ像における、結晶粒の長軸の長さ／短軸の長さの比であるアスペクト比の平均値が３．３以下であることを特徴とする。
【０００８】
また、溶融凝固層が積層された金属付加製造物であって、付加製造面に対して垂直方向の断面または水平方向の断面に対するＥＢＳＤ法によって得られた、隣り合う測定点間の結晶方位の差から算出した転位密度の平均値が０．８５×１０
１４
／ｍ２以下であり、前記垂直方向の断面および前記水平方向の断面における平均結晶粒径が共に８５μｍ以下である。
【０００９】
また、前記金属付加製造物において、前記付加製造面に対して平行方向の０．２％耐力と前記付加製造面に対して垂直方向の０．２％耐力の差が、前記平行方向と前記垂直方向のいずれか大きい方の０．２％耐力の１７％以下であり、前記平行方向の引張強度と前記垂直方向の引張強度の差が、前記平行方向と前記垂直方向のいずれか大きい方の引張強度の１５％以下であり、前記平行方向の伸びと前記垂直方向の伸びの差が、前記平行方向と前記垂直方向のいずれか大きい方の伸びの１５％以下であることが好ましい。
【００１０】
第二の本発明である金属付加製造物の製造方法は、下記（１）式による熱源エネルギー密度Ｅが２０Ｊ／ｍｍ
３
以上８５Ｊ／ｍｍ
３
以下となるように、層厚さｔを０．０４ｍｍ超０．１２ｍｍ以下、走査ピッチａを０．０９ｍｍ以上０．１１ｍｍ以下、走査速度ｖを６００ｍｍ／ｓ以上１２５０ｍｍ／ｓ以下の範囲からそれぞれ選択し、レーザビームまたは電子ビームの出力Ｐを２００Ｗ以上３５０Ｗ以下の範囲で調整しながら照射し、溶融凝固を繰り返すことにより付加製造を行うことを特徴とする。
Ｅ＝Ｐ／（ｖ×ａ×ｔ）・・・（１）
Ｅ：熱源エネルギー密度（Ｊ／ｍｍ
３
）、Ｐ：レーザビーム又は電子ビームの出力（Ｗ）、ｖ：走査速度（ｍｍ／ｓ）、ａ：走査ピッチ（ｍｍ）、ｔ：層厚さ（ｍｍ）
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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