材料科学：極端な環境向けに設計された3Dプリント可能な合金

多主要元素合金（MPEA）は、特に極端な環境において優れた機械的特性や耐酸化特性を示すため、新たな機能を可能にする材料群である。今回我々は、モデル駆動型合金設計手法とレーザー付加製造を用いて、新しい酸化物分散強化NiCoCr系合金を開発した。この酸化物分散強化合金「GRX-810」は、機械的合金化やin situ合金化などの資源集約的処理ステップを用いることなく、レーザー粉末床溶融結合を用いて微細構造全体にナノスケールのY₂O₃粒子を分散させたものである。我々は、微細構造の高分解能特性評価を通して、GRX-810ビルド容積全体へのナノスケール酸化物の組み込みと分散に成功したことを示す。GRX-810の機械的特性評価の結果によって、1093°Cでの付加製造に広く用いられている従来の多結晶鍛造Ni系合金と比べ、強度が2倍、クリープ性能が1000倍以上、耐酸化性が2倍に向上したことが示された。この合金の成功は、モデル駆動型合金設計が、これまでの「試行錯誤」法よりもはるかに少ない資源を用いて、いかに優れた組成をもたらし得るかを浮き彫りにしている。こうした結果は、分散強化を付加製造加工と組み合わせて利用する将来の合金開発が、いかに革新的材料の発見を加速し得るかを明確に示している。

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