タンタル粉末は再利用またはリサイクルできるため、付加製造を利用してタンタルで作られた製品の価格を大幅に下げることができます。 この研究では、酸素含有量、粒子形状、見掛け密度、タップ密度、タンタル粉末の流動性をサイクリング全体で調べ、タンタル粉末の再利用がタンタル コンポーネントと足場の機能に及ぼす影響を評価しました。 また、タンタル粉末を 30 サイクル以上再利用して、電子ビーム粉末層核融合 (EB-PBF) によって製造されたタンタル コンポーネントと足場の機械的特性に対する再利用時間の影響を調べました。 その結果、タンタル粉末の見かけの密度、タップ密度、および流動性は、サイクル数が増加しても大きく変化しないことが示されました。何度も再利用すると、粉末の球形は小さくなり、25 回の再利用後、一部の粒子が明らかに変形し、粗い表面。 しかし、15回の再利用サイクルの後、タンタル粉末の酸素含有量の上昇により高密度タンタルの可塑性が低下し、EB-PBFプロセスを使用して作成されたタンタルサンプルにいくつかの可能性のある微小欠陥が現れ始めました. ただし、研究範囲内の使用回数は、高密度タンタル コンポーネントの引張強度に影響を与えませんでした。
粉末の特性に対する再利用の影響
再利用サイクルの量の増加に伴い、タンタル粉末の酸素含有量が上昇しました。 EB-PBFプロセス前の基板のレベリングと、その後の粉末リサイクル手順は、粉末が空気にさらされて酸素含有量が増加する重要な時期でした。 図 4 の結果は、30 回の再利用サイクルの間に、タンタル粉末の酸素濃度が EB-PBF 操作ごとに 4.7 ppm 増加したことを示しています。 EB-PBFプロセス中、タンタル粒子が高真空雰囲気で電子ビームで加熱および溶融されるため、酸素含有量が徐々に増加しました。
30回の再使用後、平均粒子サイズに識別可能な変化はありません。 再利用サイクルの増加に伴う粒子サイズのわずかな変化には、次のようなさまざまな原因があります。 飛散、付着、再溶融により大きな粒子が増加した。 また、微粒粉末粒子の優先的な溶融により、小さな粒子の数が減少しました。 その結果、粒子サイズはわずかにしか増加しませんでした。 大きな粒子がふるいにかけられ、付着した粉末粒子が分離されたため、再利用後の平均粒子サイズは小さくなりました。タンタル粉末の D10、D50、および D90 の変化はすべて、EB-PBF プロセス全体で同じパターンに従いました。分布はほとんど変化せず、元の粒子分布が維持されました。
基板は、EB-PBF手順の前に電子ビームで700度に加熱されました。 次に、粉末床は、EB-PBF手順の間、660度を超える温度に保たれました。 したがって、タンタル粒子の適度な表面の粗面化と変形は、特に引き出された EB-PBF プロセス中に予想されました。 さらに、EB-PBFプロセス中に、構成部品の近くの一部の粒子が高温に加熱されたため、粒子に目に見える変形と表面粗さが発生する可能性がありました。 回収プロセス中に、高圧エア ジェットにより、粉末粒子表面に凹面領域が作成されました。これらの特性の一部です。 特に、25 回の再利用サイクル後の Ti-6Al-4V 粉末よりも欠陥が現れるまでに時間がかかりました [15、19]。 粉末の再利用サイクルが増えると、表面の傷が増えることが予想され、表面の粗さと粒子の歪みが増加します。
結論 1. EB-PBF プロセスを 30 回繰り返した後、タンタル粉末の酸素含有量は 0.004 から 0.018 重量パーセントに増加しました。 数回の再利用サイクルの後、タンタル粉末の流動性、粒子サイズ、見掛け密度、およびタップ密度は大幅に変化しませんでした。
2. 20 回の再使用後、タンタル粉末粒子は球状になり、表面が滑らかになりました。 25回以上再利用した後、粒子形状のわずかな変形が認められ、EB-PBFプロセス中に大小の粒子が融合しました。
