純金属混合粉末×金属３Ｄプリンタでハイエントロピー合金を実現

March, 19, 2025, 大阪--大阪大学 大学院工学研究科の小笹 良輔 助教、Gokcekaya Ozkan助教、中野貴由教授らの研究グループは、レーザを熱源とする金属３Ｄプリンタが、金属材料の高機能化に必須の合金化と組織制御、さらには形状制御を同時（ワンプロセス）に実現できることを初めて実証した。

これまでに金属３Ｄプリンタは、レーザによる選択的な金属粉末の溶融凝固を繰り返すことで、任意形状を持つ３次元の構造物を作製できる手法として知られてきた。今回、研究グループは、５種類の純金属粉末を同時に溶融し、金属３Ｄプリンタの特徴である極めて高い冷却速度（最大１０^７度/毎秒）を駆使した超急冷凝固を適用することで、構成元素が互いに固溶した均一なハイエントロピー合金を作製することに成功した。同時に、金属が凝固する時の熱流の方向を制御することで、低ヤング率（柔らかい）方位である＜１００＞を優先配向化することにも成功した。また、金属３Ｄプリンタで作製されたハイエントロピー合金は、高い降伏応力（高強度）と低いヤング率を示す通常とは反する特性を発現することを見いだした。

この研究成果により、金属３Ｄプリンタの新たな活用方法として、純金属粉末を出発材料とした「合金化—組織制御—形状作製」による「ワンプロセス」での金属材料の機能性制御指針を提案し、従来の金属材料の製造プロセスを一新することで、生産のリードタイムや製造コストの削減に寄与することが期待される。

研究成果は２０２５年３月１１日（火）(日本時間)、Ｅｌｓｅｖｉｅｒ発刊の材料学トップジャーナルの「Ｍａｔｅｒｉａｌｓ＆Ｄｅｓｉｇｎ」に公開された。