コ-ルド・クル-シブルの設計と高融点材料の溶解・浮揚特性

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01850149
• Research Category: Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research (B)
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 浅井 滋生 名古屋大学, 工学部, 教授 (80023274)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 金子 恭二郎 大阪チタニウム製造株式会社, 研究開発センター, 研究員
• Keywords: コ-ルド・クル-シブル / 材料電磁プロセシング / プラズマ / 自己燃焼反応 / シリコン / 高融点材料 / 金属間化合物 / 境界要素法

Research Abstract

1.電磁流体力学に基づいてコ-ルド・クル-シブルの数学的モデルを構築し,3次元磁場解析を境界要素法を用いて行った.この結果,クル-シブルのスリット部分およびチャ-ジとクル-シブル間では磁束密度が強められることが明らかとなった.
2.電気伝導度が低く高融点を有する難融解物質をコ-ルド・クル-シブルに適用するために,初期融解用熱源としてプラズマを用いたハイブリッドタイプのコ-ルド・クル-シブルプロセスを開発した.本プロセスを用いて,半導体であるSi(シリコン)の融解に成功した.また,高融点材料であるWC(タングステンカ-バイト),Mo(モリブデン)およびNb(ニオブ)を融解できる可能性を明らかにした.さらに,本プロセスの数学的モデルを構築し温度場の解析を行った結果,融解物の電気伝導度が融解特性が大きく影響することを明らかにした.
3.自己燃焼反応(SHS)とコ-ルド・クル-シブルを組み合わせたハイブリッドプロセスを開発した.本プロセスを用いて,次世代耐熱高強度材料として注目されているTiーAl(チタンーアルミ)系金属間化合物の溶製に成功し,適当な温度および雰囲気圧制御によるAlの蒸発を抑えた正確な成分制御,電磁撹拌による組成の均一化および低級酸化物の蒸発による低酸素化が可能なことを明らかにした.また,冷却条件の変化に伴う材料組織の変化を調べた.さらに,原料粉末径を考慮した本プロセスの数学的モデルを構築し,ヒ-ト・ウェ-ブが定常的に進行する条件を導出した.

Research Products

• [Publications] K.Iwai: "The Theoretical Analysis of a Cold Crucible" Proc,of CAMSE'90.
• [Publications] K.Iwai: "Theoretical Analysis of the Magnetic Field of a Cold Crucible" Proc.of ISEMーSendai.
• [Publications] 岩井 一彦: "コ-ルド・クル-シブルに磁場解析" 日本鉄鋼協会第121回講演大会論文集.
• [Publications] 鈴木 健史: "コ-ルド・クル-シブルによるTiAlの溶製" 日本鉄鋼協会第121回講演大会論文集.
• [Publications] 鈴木 健史: "コ-ルド・クル-シブル法によるTiAlの融解・保持" 日本金属学会第107回講演大会概要集.