パルスレーザによる純チタン粒子の溶融接合プロセス

摘要

本研究ではレーザ金属積層造形の最小単位である金属粒子単体に対して，パルスレーザを照射することにより，その溶融接合プロセスを明らかにすることを目的とする．本論文では純チタン基材と純チタン粉末を採用し，そのTi粒子より小さいスポット径のパルスレーザを，基材上に非固定な状態のTi粒子に照射した．レーザのパルス波形は発振直後の緩和振動により1μs以下の急激なピークを有し，その後指令出力に応じた一定の出力を維持する．このレーザによってTi粒子が溶融し基材と接合する挙動や，Ti粒子がレーザによって弾かれる挙動を高速度カメラにて観察を行った．その結果，局所的な温度上昇によって発生する金属蒸気圧とTi粒子や基材の溶融による表面張力が，非固定状態のTi粒子を接合させるための重要な要素であることがわかった．また，そのTi粒子と基材の接合状態を確認するため断面観察を行い溶融状態の評価を行った．