1995 Fiscal Year Annual Research Report
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06650832
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| Research Institution | Nagaoka University of Technology |
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Principal Investigator |
宮田 保教 長岡技術科学大学, 工学部, 教授 (50016177)
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| Keywords | 急速凝固 / レーザー / 絶対安定性 / 合金 / デンドライト / セル組織 |
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| Research Abstract |
CO_2レーザーを熱源として、特性の良く知られている2元合金であるAl-Cu合金を試料として、急速凝固を実現させ、凝固条件と実現される組織との関係を研究した。
CO_2レーザーは、数m/秒の凝固速度を実現させるため、数KWの最大出力のものを用いた。試料の溶質濃度としては、理論から予測されている絶対安定速度が、上記の凝固速度の範囲にあり、凝固組織が粗大となり組織観察が容易となるよう、0.4〜1.0mol%の濃度を選定した。凝固条件としては、溶質濃度とともに重要な、温度勾配、デンドライト先端成長速度は、溶融領域形状を境界条件とした熱伝導解析プログラムMARCを用いて導出し求めた。
その結果、絶対安定速度が約2.4m/秒であると予測されている0.5mol%Cu合金において、成長速度1.7m/秒のときの凝固組織はすでにデンドライトから遷移し、規則的に整列したセル組織となっていることが見いだされた。また、この成長速度の時、1.0、4.5mol%Cu合金の凝固組織はデンドライトのままであった。観察されたセル組織の断面形状は偏平の楕円形状をしていた。この成長速度より低速成長の、同一成長速度におけるデンドライトの組織は溶質濃度が低いほど粗大であった。
超急速凝固におけるセル状デンドライトおよびセル組織の大きさは、成長速度の1/2に比例して減少していることが見いだされた。特に、4.5mol%Cu合金においては、組織の大きさの温度勾配依存性が小さいことを考慮した結果、7×10^<-3>mm/秒から3.0m/秒の広い成長速度にわたり、同一の成長速度依存性を示していることがわかった。
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