晶出相間に比重差を有する多相凝固のカップルドグロースに及ぼす重力の影響

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13750687
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 吉田 誠 広島大学, 大学院・工学研究科, 助手 (80277847)
• Keywords: 凝固 / 共晶 / 比重差 / 重力 / 協調成長

Research Abstract

共晶合金の協調成長(カップルドグロース)に対する、晶出相間の比重差および対流・成長方向の影響を検討した。
装置は、当該研究のために新たに開発した「有機物用縦型帯域溶融結晶成長装置」および「その場観察装置」を用いた。
対流は、協調成長における溶質再分配の質量流束よりも1000倍以上大きい質量流束を有することが分かった。晶出相間に比重差がない場合は、対流は、晶出相の間隔を短くする傾向が確認された。
晶出相間に比重差がある場合は、重力方向と反重力方向の一方向凝固組織に、差が生ずることが確認された。特に、irregular faceted/nonfaceted共晶系に分類され、なおかつ晶出相間に比重差がある場合は、凝固組織は成長方向の影響を受ける。その理由は、irregular faceted/nonfaceted共晶系ではマクロ界面が平滑ではないため、regular系におけるlateral diffusionのみなく、成長方向の溶質拡散、すなわちvertical diffusionが必要となる。結果として、液相の平均比中よりも比重の大きい溶質成分は、反重力方向への拡散困難となり、逆に比重の小さい溶質成分は、重力方向への拡散が困難となるためと考えられる。

Research Products

• [Publications] Makoto, YOSHIDA: "Influence of gravity on the growth of directionally solidified eutectic alloys"The 4th Pacific Rim Int. Conf. Adv. Mater. and Processing (PRICM4). 2383-2386 (2001)
• [Publications] 吉田 誠: "縦型帯域溶解結晶成長装置の作製と共晶・偏晶合金の協調成長に及ぼす対流、晶出相間の密度差および凝固方向の影響"Materia Japan. 41. 107-113 (2002)