選択的レーザー焼結法によるGH3625超合金の微細構造の進化と引張特性の多目的最適化

選択的レーザー焼結法（SLM）は、最も広く使用されている金属積層造形（AM）技術の一つであり、複雑な構造部品を形成するための大きな可能性を秘めています。GH3625超合金は複雑な構造部品に対する需要が高まってきており、SLMを用いた製造には複雑な構造の超合金を作るためのユニークな機会を提供します。しかしながら、SLMで作製されたGH3625超合金の微細構造の進化に関する研究は比較的少なく、SLMで製造された超合金部品の高い引張強度と低い延性は実用的な応用に対応するのが難しいです。この目的のために、本研究では異なる体積エネルギー密度（VED）が超合金の微細構造および破壊特性に及ぼす影響を調査します。さらに、反応面法（RSM）と非支配ランキング遺伝的アルゴリズム-III（NSGA-III）を組み合わせて、超合金の降伏強度、最終引張強度および延性を最大化するための最適なプロセスパラメータを生成する方法が提案されます。NSGA-IIIアルゴリズムの適用が優れていることを示すために、NSGA-IIアルゴリズムをこの最適化問題に適用した場合も考慮され、ハイパーボリューム（HV）指標がこれらのアルゴリズムの優位性を客観的に評価するために使用されます。得られた最良のパレートフロントも検証されます。結果は、溶融プールのサイズが研究された範囲のVEDに比例し、VEDが147.62 J/mm3のとき最も深い溶融プールは約74 μmであることを示しています。VEDが66.14 J/mm3のとき、XOY方向での最小の細胞状粒子は約0.27 μmです。引張特性の最適化において、RSMによって構築された降伏強度、最終引張強度および延性のモデルは、それぞれR2が0.991、0.9621および0.9391で重要です。評価指標HVは、NSGA-IIIによって得られたパレートフロントが、HVを用いてNSGA-IIによって得られたパレートフロントよりも高い優先度を持つことを示しています。最後に、得られたパレートフロントは実験的に検証され、降伏強度、最終引張強度および延性の最大相対誤差は、それぞれ0.87%、0.57%および2.89%であることが確認されました。提案された最適化方法は高い受容性があり、より広い応用分野を持つでしょう。