2023 Fiscal Year Annual Research Report
二元系合金融体の表面張力に及ぼす組成および酸素吸着の影響解明
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20H02453
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Chiba Institute of Technology |
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Principal Investigator |
小澤 俊平 千葉工業大学, 工学部, 教授 (80404937)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 表面張力 / 高温融体 / 雰囲気酸素分圧 / 酸素吸着 / 無容器浮遊法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
溶接，鋳造，溶射等の自由表面を有する高温融体プロセスの最適化や現象解明のために，表面張力の正確な値が強く求められている．金属融体の表面張力は，雰囲気酸素分圧依存性を有する場合が多いが，合金融体において，組成，酸素分圧，温度の影響を同時にパラメータとした測定は無い．2022年度の研究では，活量係数が1より大きいFe-Cu合金融体について検討し，雰囲気酸素分圧が低いと，Cu組成が大きくなるほどそれが表面偏在することで表面張力が低くなるものの，雰囲気酸素分圧が高くなると，逆にFeが表面偏在する可能性が示唆された．そこで2023年度は，さらに測定を重ね，この現象について考察した．その結果Fe-Cu合金融体では，雰囲気酸素分圧が高くかつ温度が低い場合，Cu組成が小さいほど表面張力が溶鉄のそれと一致することが明らかとなった．またこの現象のために，Fe-Cu合金融体の表面張力は，温度上昇に伴って一旦増加した後，低下に転じることが明らかとなった．さらにCu組成がおおきくなるほど，高温では表面張力が低くなることが明らかとなった．このFeの表面偏在の傾向は，酸素量が多くなるほどFe-Cu合金融体からのCuの蒸発が抑制されるとの過去の報告と一致するものであった．
さらにこれらの結果を元に，合金の活量係数がほぼ1であるFe-Ni合金について，表面張力に対する温度，組成，雰囲気酸素分圧の影響を検討した．その結果Fe-Ni合金においては，雰囲気酸素分圧や組成に関係なく，表面張力が良い加成性を示すことを明らかにした．
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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
本研究では，二元系合金の表面張力に対する組成，温度，酸素吸着，活量係数（γ）の影響を系統的に明らかにすることを目的としている．当初の計画通り，現在までにγ<1，γ=1，γ>1の場合について一連の測定を既に行っている．2024年度はデータの蓄積と合金元素を変えた場合の再現性の確認を計画しており，順調に進展している．
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| Strategy for Future Research Activity |
2元系合金融体の表面張力測定が計画通り進行しており，その成果のいくつかを学会や論文で公表している．これらの結果を元にして，活量係数の異なる合金融体の表面張力を推算するためのモデル構築を同時に進めており，これらを組み合わせて研究の推進を図る計画である．
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[Presentation] 静電浮遊炉実験したTi6Al4V試料内結晶粒の3次元構造解析2023
Author(s)
門井洸衛, 花田知優, 馬渕勇司, 上田雄翔, 櫛舎祐太, 青木祐和, 米田香苗, 左口凌成, 山田素子, 佐藤尚, 渡辺義見, 小澤俊平, 中野禅, 渡邊勇基, 鈴木進補
Organizer
日本マイクログラビティ応用学会 第35回学術講演会
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