2014 Fiscal Year Annual Research Report
ニッケル基耐熱合金の熱物性計測技術の開発と高温融体科学のフロンティア開拓
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26249113
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
福山 博之 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (40252259)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 融体物性 / 密度 / Ni-Al合金 / 電磁浮遊法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Ni-Al合金の鋳造シミュレーションには溶融状態の熱物性値が必要不可欠であるが，その測定の困難さから十分に整備されていないのが現状である．平成26年度は，一連の熱物性計測の第1段階として，静磁場印加電磁浮遊法を用い，溶融Ni-Al合金の密度測定を行った．なお，温度校正に用いるNi-Al合金の液相線温度に関して，高Ni濃度領域で液相線温度のデータが複数存在するため，密度測定に先立ち示差走査熱量計（DSC）を用いて液相線温度を決定した．
70，80，90 mol% Ni のNi-Al合金を，純度99.99 mass% 以上のNiと純度99.9999 mass% のAlを用い，アーク溶解法により作製した．作製された各合金の液相線温度は，DSCを用いて評価した．また，各溶融合金の密度を静磁場印加電磁浮遊法により測定した．密度測定は試料の酸化を防ぐために，チャンバー内を真空排気後にAr-H2ガスで置換した．試料を交流磁場で浮遊，融解させた後，4 Tの静磁場を印加し，試料の表面振動および並進運動を抑制した．溶融合金の温度は，加熱用レーザーの照射とHeガスの吹きつけにより制御した．試料の温度は，単色放射温度計で測定し，DSCで決定した液相線温度を用いて補正した．本研究では，浮遊した液滴の画像から算出した体積と試料の質量を用いて密度を評価した．YAGレーザーをバックライトとして用い，ある温度で保持した浮遊液滴の影を300 fpsで10秒間撮影し，その平均値を体積とした．また，試料の質量には，実験前後の平均値を用いた．
各組成における溶融合金の密度は，いずれの組成においても温度の増大とともに直線的に減少した．また，合金中のNi濃度が低くなるとともに溶融密度の温度依存性が大きくなることが確認された．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初の研究実施計画では，溶融Ni-Al合金の密度，放射率，熱容量ならびに熱伝導率を測定することであったが，温度校正にあたって，まず，合金の液相線温度の測定から行う必要が新たに生じた．このため，予定を変更し，合金の液相線温度を示差走査熱量計（DSC）を用いて測定した．結果として，今年度は合金の液相線温度ならびに密度測定のみを行った．その他の物性については，次年度以降測定する．
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度，液相線温度ならびに密度計測を終えたので，次年度は引き続き，放射率ならびに熱容量測定を行う．
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