ガスアトマイズ粉末内部の気孔形成メカニズム解明と気孔形成の抑制

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21H01663
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 吉年 規治 九州大学, 工学研究院, 准教授 (60586494)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 櫻井 郁也 名古屋大学, シンクロトロン光研究センター, 特任准教授 (10397482)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: gas-atomized powder / porosity / synchrotron X-ray / computed tomography / hydrogen

Outline of Annual Research Achievements

1年目には合金の種類による差異を明らかにする目的で，主成分の異なる合金系を用いて差異を調査したが，2年目は，主成分は同じであるが含まれる成分比の異なる合金組成により内部気孔量やその形態が異なるかどうかについて調査を行うことを目的とした．そこで，Cu合金を用いて融点，液相線温度，固液共存温度域の異なる複数の成分組成の合金を作製し，その後ガスアトマイズ法により粉末化を行った．得られた粉末試料を放射光X線CTにより内部気孔の直接観察を行った．CTにより得られた3次元モデルの解析にはより観察領域を広くすることが必要であると考えられたため，画像解析アルゴリズムを新たに構築し，短時間で効率よくより大きな対象領域を解析できるようにした．具体的には，断面画像中に含まれるアーチファクトに起因するコントラストを補正する処理や，輪郭の明瞭化処理などを新たに加え，精度の向上と同時に処理効率の大幅な増強を図った．これらの解析の結果から，内部に含まれる気孔の量はその成分組成の違いにより大きな差が見られることが確認され，また気孔の寸法にも差が見られた．今後は得られた粉末粒子および気孔の寸法・形状などの情報からその形成メカニズムに関わる要素を検討する予定である．
ガスアトマイズ装置については，2022年度中に東北大学から九州大学へ移設を行い，より高い頻度でアクセスできるようになった．また，装置の仕様については，水素ガスを混合したガスを取り扱えるように1年目に導入した酸素濃度計に加えて，露点計の導入を行い噴霧ガス中の酸素分圧と水分子分圧比の測定も行える仕様とした．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初予定していた計画を実行することができたため

Strategy for Future Research Activity

ガスアトマイズ粉末内に含まれる気孔量と材料物性との関係性について，昨年度に引き続き気孔形成メカニズムに関する要因を特定するための詳細な検討を行う．水アトマイズなどの他のアトマイズプロセスとの比較についても行い，ガスアトマイズ粉末に含まれる気孔の形成メカニズムや特徴，さらにその低減に関する可能性についても検討を進める．また，水素混合ガスを噴霧ガスとして用いたガスアトマイズ実験を行い，水素ガスの濃度が気孔量に及ぼす影響について調査を行う．