2020 Fiscal Year Research-status Report
金属溶湯脱成分におけるポーラス金属生成機構解明と構造制御法確立
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20K05126
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
和田 武 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (10431602)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
奥川 将行 大阪大学, 工学研究科, 助教 (70847160)
加藤 秀実 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (80323096)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 金属溶湯脱成分 / ポーラス金属 / 粗大化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
R2年度は金属溶湯脱成分におけるポーラス構造粗大化に及ぼす溶湯の物性の影響を実験的に調べた。Ni-Nb合金から金属溶湯脱成分で得たポーラスNbを標準試料として、これを1073Kの純Mg、純BiおよびBi-Ni合金浴に浸漬して、その粗大化挙動を比較した。その結果、純Mgでは粗大化が起こるのに対し、純Biではほとんど粗大化が起こらないことが分かった。この原因は現在調査中であるが、BiとMgの融点や粘度の違いやNb固相とBi液相、Mg液相との固液界面エネルギーの違いが一因であると考えている。またBiにNiを微量添加すると粗大化が顕著に加速する現象が見られた。BiとNiは大きな負の混合熱を有することから、BiとNiが混合しやすい傾向にあると考えられる。Bi金属溶湯中にNi原子が存在する場合はNb固相表面原子はNiとの相互作用によってNb表面原子とバルクとの結合が弱められ、表面拡散が容易に起こり、粗大化が加速すると考察している。
また、MDシミュレーションではMg液相中におけるTi固相(001)表面のTi原子拡散挙動を調べた。Ti固相がMg液体に接すると、Ti固体表面に、Ti固相の影響を受けたMg原子がTiと同じ結晶構造で数原子層存在することが分かった。このような固相的なMg相が界面に生成する現象は低温ほど顕著にあらわれた。Ti固相表面がランダムな液体と接する場合と、固相的Mgを介して接している場合にはTi表面原子の拡散の活性化エネルギーや振動数因子に変化が生じ粗大化速度に影響を及ぼしている可能性が示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
金属溶湯脱成分におけるポーラス構造粗大化機構解明に向けて実験およびシミュレーションから新たな知見を蓄積しており、研究は概ね順調に進捗している。
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| Strategy for Future Research Activity |
R2年度では実験においてポーラス金属の粗大化が金属浴によって異なることを確認した。今後は粗大化が金属溶湯のどの物性に影響されているかを粗大化の温度依存性、速度解析、組織観察によって明らかにしてゆく。また、MDシミュレーションではTi固相とMg液体をモデルとして金属液体中での固体の表面の拡散を調べる方法を確立しつつあり、これを他の金属溶湯脱成分反応にも適用し発展させることで実験で観察された粗大化速度の金属溶湯依存性や添加元素による粗大化の顕著な加速の原因を明らかにする。
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| Causes of Carryover |
分担者奥川が参加を予定していた第25回計算工学講演会が新型コロナウイルス感染症拡大防止のため中止されたことにより次年度への繰越しが生じた。今年度に開催される学会への参加費として成果発表のために使用予定である。
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Research Products
(10 results)
