2020 Fiscal Year Research-status Report
Physical properties of molten Zr1-xOx measured by aerodynamic and electrostatic levitation techniques
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19K05332
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
大石 佑治 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (20571558)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 溶融ZrO2 / 異常液体 / 熱膨張率測定手法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和元年度に、ガス浮遊法によって溶融させたZrO2液滴が凝固する際に突起が生じることを見出した。これはZrO2が異常液体であることを示唆する結果である。異常液体としてはSiが良く知られている。そこで、令和2年度はSiをガス浮遊法で浮遊溶融させ、凝固時に形状がどのように変化するのかを評価した。その結果、SiでもZrO2と同様に凝固時に突起が生じることを見出した。画像解析により突起部分の体積を推定し、凝固時の体積膨張率を評価したところ、Siでは5.5±0.3%であった。固体と液体のSiの密度の文献値から計算した凝固時の体積膨張率変化とよく一致する結果が得られた。このことから、突起部分の体積から凝固時の体積膨張率を評価できることが分かった。同様の手法でZrO2の凝固時の体積膨張率を評価したところ、4.2±0.7%となった。
また、浮遊法を用いた溶融物の物性評価手法に着想を得て、任意の形状の固体試料から熱膨張率を評価する手法を考案した。浮遊法では、溶融した液滴試料に紫外光をバックライトとして照射し、液滴試料の影画像を撮影することで試料形状から体積等を評価する。これを固体に応用すれば、試料形状を画像から評価することができる。そこで、電気炉中に設置したサファイア窓の上に基準物質としてアルミナを、測定対象物質として金を置き、下方向から紫外光を照射し、上方向から試料の影画像を撮影した。800度まで昇温して測定を行った結果、文献値と極めてよく一致する線熱膨張率が得られた。これは、本手法によって熱膨張率の評価が可能であることを示唆している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
ガス浮遊法により異常液体の判別と体積膨張率の評価が可能であるかを調べるための実験を優先した。また、任意形状の固体試料の影画像から熱膨張率を評価する手法を確立するための実験も併せて実施した。そのため、ガス浮遊法で粘性を評価する実験の進捗はやや遅れている。しかし、粘性評価で用いる影画像観察の技術を蓄積することができたため、次年度には遅れを取り戻せる見込みである。
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| Strategy for Future Research Activity |
異常液体及びその体積膨張率評価手法と任意形状のバルク試料の熱膨張率評価手法を確立する。さらに、ガス浮遊法で溶融Zr-Oの粘性を評価する実験を実施し、粘性が酸素組成によってどのように変化するのかを明らかにする。
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