2014 Fiscal Year Annual Research Report
電磁浮遊液滴内乱流による材料のマイクロスケール構造形成の解明
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24760127
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| Research Institution | Toyama Prefectural University |
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Principal Investigator |
杉岡 健一 富山県立大学, 工学部, 講師 (80438233)
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2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 相分離構造形成 / 混相流 / 電磁浮遊法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
二元系及び三元系溶融合金を電磁浮遊法により浮遊させた液滴に静磁場を印加し、流れを抑制した場合や、溶融液滴を自由落下させるdrop tube法などの様々な無容器急速凝固法により凝固させた場合において、形成する微細組織が異なる(Cao et al., Scripta Materialia, 2003; Gao et al., J. Phys., Conf. Ser.144, 2009; Luo et al., J. Appl. Phys., 2009)ことが知られている。これらは材料が同じにもかかわらず、液滴内部の流動状態が全く異なるために引き起こされると考えられており、昨年度までの調査により、静磁場を印加し、流れを変化させると、凝固組織構造が変化することが明らかになった。そこで、静磁場印加電磁浮遊法を用いて、CuCo合金に対して周期加熱法により、試料内対流の流動状態の把握を行った。それにより、周期加熱と温度応答の位相差の静磁場依存性が、低磁場域と高磁場域において異なることが分かった。また、その遷移域が凝固組織構造の遷移域と一致した。そのことから、流動状態が大きく変わることで、凝固組織構造が変化したことがわかった。
また、二次元的なストークス流れを仮定したPhase Field法により、導体流体中の導体液滴の挙動解析を行った。その結果、静磁場印加時では、静磁場を印加しない場合と比べて単一液滴の挙動が大きく異なり、揚力が強く働くことが分かった。そのため、相分離構造の形成の主要因であると思われる衝突合体挙動が大きく変化するためであると思われる。しかし、高速度カメラによる電磁浮遊液滴観察により、流速が速く、ストークス近似が適用できないと思われることから、三次元的な、ストークス近似を用いないPhase Field法によるシミュレーションコードが今後必要となることが分かった。
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