1997 Fiscal Year Annual Research Report
溶射粒子の偏平挙動に対する凝固およびぬれ性の影響解明
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08650840
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
福本 昌宏 豊橋技術科学大学, 工学部, 助教授 (80173368)
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| Keywords | プラズマ溶射 / 溶射粒子 / 基材温度 / スプラッシュ / 偏平・凝固 / 表面張力 / 遷移温度 / 動的ぬれ性 |
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| Research Abstract |
昨年度に引き続き本年度は、溶射粒子偏平に対する凝固および動的ぬれの影響解明のために、1)金属液滴の自由落下模擬実験を通しての液滴偏平挙動の詳細観察、2)プラズマ溶射粒子偏平挙動のその場観察に対する予備的取り組み、を行った。ただし、自由落下実験において、基材裏面からの液滴衝突直後の初期急速凝固層の形成および同層の液滴偏平に及ぼす影響のその場観察を試みたが、衝突を検知するトリガー機構の作製が予想以上に困難であり、実観察には至らなかった。同様の事情は2)のプラズマ溶射粒子のその場観察においては、さらに困難であり、今後の検討課題となった。
そこでまずは、自由落下させた各種金属液滴偏平率の系統データを集積し、Madejski理論を初めとする各種理論曲線との比較検討を行った。その結果、液滴/基材間の動的ぬれを考慮したRangelらの先進数値解析による推定曲線においても、なお実験地との乖離が認められ、さらなる改良の必要性を指摘した。次に基材温度の上昇における液滴偏平形態の遷移的な変化に対する原因解明のために、高速ビデオカメラによる自由落下金属液滴の偏平挙動のその場観察を行った。その結果、室温基材上でのスプラッシュ状偏平では、液滴はきわめて高い加速度の下に偏平することがわかった。このような高速偏平の原因解明のために液滴の縦断面組織を観察した結果、高温基材上でのディスク状液滴において微細な急速凝固組織が観察された。すなわちニュートン冷却からの予想に反し、液滴内の平均冷却速度は、高温基材上での方が高いことが判明した。室温基材上でのスプラッシュ液滴の裏面には極めて多孔質な初期急速凝固組織が認められたことから、スプラッシュ偏平は、基材衝突直後に形成される急速凝固層が断熱性に富み、液的の温度降下が遅く、粘性の小さな運動エネルギあふれる液滴が周囲にはじける現象であることを明らかにした。すでにこの成果は、国内外の雑誌等に公表済みである。ただし、遷移温度付近の特定の温度範囲で急速に偏平形態の遷移する原因解明は、さらなる課題として残された。
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[Publications] 福本昌宏: "溶射皮膜の密着強度に対する基材予熱条件の適正化" 高温学会誌. 23. 240-246 (1997)
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[Publications] 黄亜輝: "平滑基材上における溶射粒子の偏平形態遷移" 日本金属学会誌. 62. 397-403 (1998)
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[Publications] Eiji Nishioka: "Splat-quench solidification of freely falling molten droplet by impinging on a flat substrate" Proc.Int.Symp.Advanced Engineering Materials. 1(印刷中). (1998)
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[Publications] Masahiro Fukumoto: "Flattening mechanism in thermal sprayed particle impinging on flat substrate" Proc.Int.Thermal Spray Conference. 1(印刷中). (1998)
