単一溶射粒子の変形・急冷凝固過程の伝熱モデリングとその場計測
| Project/Area Number |
06230206
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
吉田 豊信 東京大学, 工学部, 教授 (00111477)
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| Project Period (FY) |
1994
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 1994)
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| Budget Amount *help |
¥3,300,000 (Direct Cost: ¥3,300,000)
Fiscal Year 1994: ¥3,300,000 (Direct Cost: ¥3,300,000)
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| Keywords | 単一溶射粒子 / その場計測 / 二色高温計 / ハイブリッドプラズマ |
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| Research Abstract |
100kW級ハイブリッドプラズマ溶射装置に単一容射粒子の変形・凝固挙動を系統的に調べるために開発した計測システムで、粒子の速度、粒径、特に基板衝突解きの表面温度変化を測定する。測定原理は、基板直上と基板表面を視野に入れた2つの光ファイバーにより粒子の放射光を取り込み、基板表面では粒子の温度を測定するため、放射光を2つの波長に分光する。これを光電子増倍管により電気信号に変換・増幅し、最高時間分解能10nsのデジタルオシロスコープにより高速サンプリングを行ない、その強度の時間変化や強度比などから飛行中の粒子の速度及び粒径、変形・凝固過程の粒子の表面温度変化などの粒子パラメータを求める。
ハイブリッドプラズマ中の粒径63〜88μmのYSZ(Y_2O_3安定化ZrO_2)粒子の速度分布を調べて、DC電流を200Aから400Aまで変化させた時の平均粒子速度を測定した。RF入力が低い場合はDC入力依存性が大きく25m/sから40m/sと変化した。これに対しRF入力が高い場合はDC電流にほとんど依存せず25m/s前後であった。また基板衝突時の粒子の変形・凝固時間を求め、変形時間は1〜3μs凝固時間は100〜400μsとなっており、変形過程は凝固過程に比べて遙かに短時間で完了していることが言える。2波長(λ_1=500nm,λ_2=700nm)の強度比から求めた温度変化から、凝固過程ではYSZの融点である3000Kでほぼ一定になっており、冷却速度は約10^6K/sであった。凝固時間は従来言われていた値よりも長く、冷却速度も小さいことが分かった。
平成7年度は、粒子パラメータの相関関係及び変形・凝固に対する基板の材質や表面形状、基板温度の影響を系統的に調べていく予定である。
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Research Products
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