2012 Fiscal Year Annual Research Report
能動的冷却面温度制御による凝固相内偏析構造設計に関する研究
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22560191
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
木村 繁男 金沢大学, 環日本海域環境研究センター, 教授 (70272953)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小松 信義 金沢大学, 機械工学系, 助教 (20436827)
木綿 隆弘 金沢大学, 機械工学系, 教授 (40225107)
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| Project Period (FY) |
2010-04-01 – 2013-03-31
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| Keywords | 凝固 / 自然対流 / 二重拡散対流 / 相変化 / 伝熱工学 / 熱工学 |
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| Research Abstract |
合金系融液からの固相の析出は、種々の材料の製造や開発研究に必要とされる基幹的な工業技術である。そのプロセスは一般に極めて複雑であるが、特に固相成長速度の違いにより実に多様な組織を持つ合金固相が出現することが知られている。本研究は伝熱工学的手法に基礎を置いたアプローチにより、冷却面温度を能動的に制御し、固液界面における固相の成長速度、固液界面前方融液中の溶質濃度分布を変化させ、意図するミクロ・マクロ偏析組織の位置を自在に設計し発現させるための基礎技術確立を目的とするものである。本研究成果は新規な機能性複合材料開発のための革新的製造技術につながるものである。
したがって、本研究は次の三つのフェーズからなる。①単成分融液を用いた凝固速度の制御：一次元数値モデルで予測した通りに凝固速度制御が行えることを確認する。②合金系溶液の凝固実験により、冷却面温度を変化させることにより、凝固速度を制御することが出来るかを検証する。③固相内に溶質濃度の勾配や偏析を発現することができるか検証する。③に関しては、生成される固相が白濁していることから純粋の氷層でないことは確認できた。しかし、その定量的評価を行うまでには至らなかった。
（１）モデル実験（実験装置の製作と計測手法の確立）
初年度は、実験装置の製作と計測手法の確立を行った。ビデオおよび写真撮影により固相の成長速度と組織構造の観察や計測が行えることを確認した。また、２成分系合金溶液からの凝固層の析出実験を行い、冷却面温度を制御することにより固相成長速度を制御できることを確認した。
（２）冷却面温度変化が凝固速度に与える影響に関する数値モデル構築
境界固定法を用いた、凝固過程をシミュレーションする一次元および二次元の数値コードを開発した。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
24年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
24年度が最終年度であるため、記入しない。
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