2011 Fiscal Year Annual Research Report
加圧式静電浮遊法による高融点酸化物融体の熱物性計測システムの構築
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21360104
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| Research Institution | Japan Aerospace Exploration Agency |
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Principal Investigator |
石川 毅彦 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 教授 (00371138)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岡田 純平 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 助教 (90373282)
依田 眞一 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 教授 (00344276)
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| Keywords | 高温融体 / 熱物性 / 無容器プロセッシング / 密度 / 表面張力 / 粘性係数 |
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| Research Abstract |
高温融体の熱物性値は、数値シミュレーションによる結晶成長・鋳造プロセス等の最適化に不可欠な基本データである。しかし、2000℃を超える高融点材料は、適切な試料保持容器が無いために、熱物性測定が容易ではない。そこで、浮遊法を用いた測定手法の開発が進められてきた。我々は、高真空環境における静電浮遊法を用いた熱物性測定システムを独自に構築し、タングステンを含む高融点材料の密度、表面張力、熱物性測定に成功した。しかし、高真空環境下では試料蒸発の影響が顕著になる。このため酸化物では酸素が抜けてしまう現象が観察され、測定を困難にしている。本研究は、現在の高真空環境下を用いる熱物性計測システムを加圧ガス雰囲気へ拡張し、高温酸化物融体の熱物性測定を行うことを目的としている。
本年度は、開発した加圧式静電浮遊炉を用いて、アルミナ、ジルコニア及びCaAl_2O_3の浮遊溶融を試みた。昨年度問題となった試料周辺の高温気体によって試料の位置検出が困難となる問題については、光学系を再設計して問題なく検出出来る方法に変更した。一方、窒素ガス5気圧の雰囲気では、試料温度によって試料の帯電極性がプラスからマイナス、再びプラスになる傾向が観察された。試料の極性が変わる際に帯電量が0となるため、クーロン力で浮遊させる静電浮遊法では試料が落下してしまうことが、明らかとなった。これを克服するためには、事前に高温(プラスに帯電する状態)にした試料を浮遊させるのが唯一の方法であり、これを具現化するため下電極にガスノズルの付加を行った。
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