| 研究概要 |
1 過冷を考慮できる液滴衝突時2次元流動・凝固モデルを開発した.溶融すず滴滴がステンレス平板に衝突した場合の流動・凝固解析を行った.その結果、衝突速度および平板の材質に物性値は凝固速度に大きく影響しない.凝固速度に多く影響する操作因子は、初期液滴径、初期平板温度および接触熱抵抗である.また、初期液滴温度については、液滴が過熱されている場合凝固速度にほとんど影響を及ぼさないが、過冷されている場合凝固速度に大きく影響する.
2 均一液滴スプレー・デポジット法により、直径約200μmの溶融すず-5wt鉛滴をすず単結晶平板に衝突・堆積させた.凝固後のミクロ組織を観察し、以下のような結果が得られた.
(1)液滴が過熱されている場合、ミクロ組織はplanar成長からデンドライト成長へ推移した.
(2)液滴が過冷されている場合、デンドライト成長が観察された.
(3)液滴温度をさらに低くすると、planar成長からデンドライト成長へ推移した.
3 1次元非平衡凝固モデルを開発し、上記実験条件における凝固現象を解析した.
(1)基板(すず単結晶)と液滴の間に接触熱抵抗が存在する場合,初期液滴温度に対する結晶成長の変化の依存性は小さいことが予測された.上記の実験結果を勘案すれば,接触熱抵抗がほとんどないことが示唆された.
(2)接触熱抵抗がない場合を解析した結果,液滴の過冷度が大きくなるほど,デンドライト成長からplanar成長へ移行する傾向が見られた.このことは,実験結果と定性的に一致する.
(3)しかし,液滴が過熱されている場合には,デンドライト成長しか予測できず,実験結果と定性的に一致しなかった.
4 実験結果と解析結果が完全に一致しない理由として,液滴の変形が考慮されていないこと、およびミクロ組織の成長モデルの不十分性が挙げられる.
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