| 研究概要 |
Y-Ba-Cu-O系超伝導酸化物において、融液+211相の状態からファセット型123相が一方向包晶凝固する機構について、これまで主として1次元凝固モデルで解析してきた。本研究では、著者らの解析モデルとD.Shangguan及びJ.D.Huntのファセット型セル成長に関する数値解析モデルを組み合わせた方法により、ファセット型包晶凝固の2次元数値解析モデルによるシミュレーションを行った。ファセット面の垂直成長速度(Rk)はラセン転位機構に基づく次式で与えられた:Rk=ag・ΔTk^2、ここに、ΔTkはファセット面の最大過冷度であり、agはカイネテックな成長係数である。融液中の過熱211粒子の溶解速度についても、agの代わりに溶解係数amにより上記と同様の式が成り立つと仮定した。計算においては、ファセット面での平均成長速度Rk(;Rav)、及び界面拡散係数Dgとは異なるバルク拡散係数Dを評価した。過包晶及び亜包晶組成のYBCO(fs_<2110>=0.43,0.32)について、初期融液中の211粒子分布を実測で得られた対数正規分布で与え、ファセット型123相の包晶凝固をシミュレーションした。その結果、(a)Rk(max),D=5Dg,ag/am=0.1、及び、(b)Rav,D=2.5Dg,ag/am=0.1、の場合の計算結果は、123相中の211粒子分布及び123相中の残留融液孔の分布についての実験と良く一致した。以上より、DgがDとは異なる、或いは、融液中の211粒子の分布に不均一があることから局部的に溶質過飽和度が異なることがファセット成長に影響し得ることが示唆された。更に、以上の成長過程を支配するパラメーター(D,Dg,Rk(max),Rav,rg/rmなど)の詳細を明らかにするには、理論的には数値解析モデルの最適化および上記パラメーターと計算結果の最適化、実験的には上記パラメーターおよび融液中の溶質分布などの精密測定等が必要であることを指摘した。
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