積層材料グループ

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積層材料グループ

渡邊誠　WATANABE Makoto
構造材料研究センター副センター長

3D積層造形，溶射，金属材料，耐熱材料，マテリアルズインテグレーション，DX，数値シミュレーション

何東風　HE Dongfeng
構造材料研究センター材料創製分野
積層材料グループ主幹研究員

磁気センサ，非破壊検査，サーモグラフィー，渦電流，電磁，鉄筋腐食，積層材料欠陥

北嶋具教　KITASHIMA Tomonori
構造材料研究センター材料創製分野
積層材料グループ主幹研究員

チタン合金，ニッケル基超合金，積層造形，高温変形，組織制御，析出，相変態，集合組織，単結晶

マーサークリストファー　MERCER Christophe
構造材料研究センター材料創製分野
積層材料グループ主幹研究員

Low Thermal Expansion, Auxetics, Lattices, Additive Manufacturing, Geometry Optimization

本田博史　HONDA Hiroshi
構造材料研究センター材料創製分野
積層材料グループ主任研究員

積層造形，レーザー，粉末，吸収率

草野正大　KUSANO Masahiro
構造材料研究センター材料創製分野
積層材料グループ主任研究員

金属積層造形，有限要素熱解析，プロセスモニタリング，微細組織制御

積層材料グループ

積層材料グループでは、次世代のプロセス技術として注目される三次元積層造形 (3Dプリンタ) や、部材の保護技術として重要な溶射コーティングについて、研究開発を行なっています。ジェットエンジンやガスタービンなど高温エネルギー機器で利用される耐熱材料 (Ni基合金やTi合金、酸化物セラミックス等) を対象としています。

代表的な研究論文

共同研究募集中 !
3D造形プロセスや溶射に関する共同研究を募集しています。
【お問い合わせ先】
渡邊誠（わたなべまこと）
WATANABE.Makoto=nims.go.jp([ = ] を [ @ ] にしてください)

グループ研究概要

原料粉末から複雑な三次元構造を直接作成可能な3D積層造形プロセスについて、プロセス条件と材料組織、特性の相関について、実験および計算による予測の両面から研究を進めています。Ni基合金 (ハステロイX、Inconel 738LC等) や、Ti合金(Ti-6Al-4V、Ti-Nb)、耐熱鋼 (改良9Cr-1Mo鋼) 、ステンレス等、様々な構造材料を対象として、3D造形ならではの組織制御技術の確立や力学特性の最適化に取り組んでいます。さらに、これらの知見に基づいて、3D造形に適した新しい材料開発にも挑戦しています。この他にも、過酷な環境から部材を保護するための溶射コーティングや、信頼性確保のための非破壊評価技術についても研究しています。

グループ研究概要図_Additive Manufacturing Group
Journal of Materials Research and Technology. 23 (2023) 5559-557_Additive Manufacturing Group

代表的な研究論文

Dennis Edgard Jodi, Tomonori Kitashima, Alok Singh, Makoto Watanabe.
High-temperature microstructural stability of pure Ni fabricated by laser powder bed fusion using Gaussian and flat-top beam profiles.
Materials Characterization. 200 (2023) 112897 10.1016/j.matchar.2023.112897

Phuangphaga Daram, Takanobu Hiroto, Makoto Watanabe.
Microstructure and phase evolution of functionally graded multi-materials of Ni–Ti alloy fabricated by laser powder bed fusion process.
Journal of Materials Research and Technology. 23 (2023) 5559-5572 10.1016/j.jmrt.2023.02.151

Plot of the composition profile across the L-PBF deposited FGMs Ni-Ti alloys.

Jun Katagiri, Masahiro Kusano, Satoshi Minamoto, Houichi Kitano, Koyo Daimaru, Masakazu Tsujii, Makoto Watanabe.
Melt Pool Shape Evaluation by Single-Track Experiments and Finite-Element Thermal Analysis: Balling and Lack of Fusion Criteria for Generating Process Window of Inconel738LC.
Materials. 16 [4] (2023) 1729 10.3390/ma16041729

The process window of Inconel738LC using the criteria D/W > 2.0, L/D > 7.69, and Dov/t < 0.1.

Dennis Edgard Jodi, Tomonori Kitashima, Yuichiro Koizumi, Takayoshi Nakano, Makoto Watanabe.
Manufacturing single crystals of pure nickel via selective laser melting with a flat-top laser beam.
Additive Manufacturing Letters. 3 (2022) 100066 10.1016/j.addlet.2022.100066

Additive Manufacturing Letters. 3 (2022) 100066_Additive Manufacturing Group
IPF maps and textures at different locations in the flat-top-manufactured FT1. The IPFs were set along the BD axis

Masahiro Kusano, Makoto Watanabe.
Microstructure control of Hastelloy X by geometry-induced elevation of sample temperature during a laser powder bed fusion process.
Materials & Design. 222 (2022) 111016 10.1016/j.matdes.2022.111016

Sukeharu Nomoto, Masahiro Kusano, Houichi Kitano, Makoto Watanabe.
Multi-Phase Field Method for Solidification Microstructure Evolution for a Ni-Based Alloy in Wire Arc Additive Manufacturing.
Metals. 12 [10] (2022) 1720 10.3390/met12101720

Metals. 12 [10] (2022) 1720 _Additive Manufacturing Group
Al molar fraction distributions with phase distributions in the (a) first, (b) fifth, and (c) tenth layers at 1.4 s, 0.36 s, and 0.42 s, respectively.

Kaita Ito, Masahiro Kusano, Masahiko Demura, Makoto Watanabe.
Detection and location of microdefects during selective laser melting by wireless acoustic emission measurement.
Additive Manufacturing. 40 (2021) 101915 10.1016/j.addma.2021.101915

Additive Manufacturing. 40 (2021) 101915 _Additive Manufacturing Group (a) X-ray CT image after single-track test S4 and AE continuous waveform corresponding to the laser scanning speed

Masahiro Kusano, Shiho Miyazaki, Makoto Watanabe, Satoshi Kishimoto, Dmitry S. Bulgarevich, Yoshinori Ono, Atsushi Yumoto.
Tensile properties prediction by multiple linear regression analysis for selective laser melted and post heat-treated Ti-6Al-4V with microstructural quantification.
Materials Science and Engineering: A. 787 (2020) 139549 10.1016/j.msea.2020.139549

Materials Science and Engineering A. 787 (2020) 139549 _Additive Manufacturing Group
Comparison of predicted and experimental values for (a) σYS, (b) σUTS,(c) E, and (d) ε. The broken lines indicate ±5% errors.