| 研究課題/領域番号 |
19K05114
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分26060:金属生産および資源生産関連
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| 研究機関 | 久留米工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
山本 郁 久留米工業高等専門学校, 材料システム工学科, 教授 (00325515)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2019年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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| キーワード | 凝固 / 結晶粒微細化 / 振動 / Al合金 / 鋳造 / 微細化 / 結晶粒 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
結晶粒が粗大かつ不均質となりやすい鋳造材をこれまでの結晶粒微細化手法とは全く異なる方法により結晶粒を微細化・均質化させるとともに，その結晶粒微細化機構を明らかにしようとするものである．
本研究では，鋳型ごと振動させる鋳型振動機構を用いて振動と結晶粒成長過程や微細化機構との関係を明らかにするとともに，本研究で確立した結晶粒微細化手法を用いて微細化させ，機械的特性向上や大型鋳造部材への適応を目指す．
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| 研究成果の概要 |
鋳型振動法を用いて，Al合金鋳造材の結晶粒微細化に関する研究を行った．Al-Cu合金の初晶α相，Al-Si合金の初晶Siは鋳型振動の振幅および周波数の関数である加振力によって整理でき，加振力とともに結晶粒が微細化することがわかった．また，水モデル実験により，結晶核は振動により溶湯表面や鋳型近辺で発生し，それが鋳型内部を満たすために起こることを明確にした．共晶セルも振動を与えると微細化し，セルサイズも加振力の増加とともに減少するが，共晶ラメラ間隔は変化しない．
さらに，鋳型振動法と接種を組み合わせることにより，結晶粒径を100μm程度まで微細化させる可能性があることを明らかにした．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
鋳造材は他の加工法と比較して安価に製造できるが，鍛造や圧延などのその他の製造過程によって製造された製品と比較して結晶粒が粗大化し，機械的特性が劣るという欠点がある．本研究では，新しく考案した鋳型振動装置を用いて溶湯に機械振動を与え，容易に結晶粒を微細化する新しいプロセスを見いだした．本研究により鋳型振動装置を用いた鋳造材の結晶粒微細化機構を解明するとともに結晶粒微細化手法を確立した．
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