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材料科学：ほぼボイドフリーの3D印刷によるチタン合金の高い耐疲労性
Nature 626, 8001 doi: 10.1038/s41586-024-07048-1
3D印刷、すなわち構造材料の付加製造（AM）の利点は、その疲労特性が期待外れであるため大きく損なわれている。一般的に、その貧弱な疲労特性は、現行の印刷工程手順によって生じるマイクロボイドの存在に起因するように思われる。従って、我々が提起する問いは、そうしたマイクロボイドの除去によって、ボイドフリーAM（Net-AM）合金の耐疲労性を著しく向上させる実現可能な解決策が得られるかどうかということである。今回我々は、相変態と結晶粒成長の非同期性の理解を通してNet-AM加工技術を開発することによって、Ti-6Al-4Vチタン合金におけるほぼボイドフリーのAMマイクロ構造の再構築に成功した。そして、こうしたAMマイクロ構造の耐疲労性を明らかにし、こうした構造が、全てのAMチタン合金と鍛造チタン合金の耐疲労性だけでなく他の金属材料の耐疲労性をも上回る、約1 GPaという高い疲労限界につながることを明らかにした。我々は、Net-AMマイクロ構造の高い耐疲労性と、最大疲労強度を有する構造部品の製造におけるAM加工の潜在的な利点を確認した。これは、工学分野におけるAM技術のさらなる応用に役立つ。
