| 研究課題/領域番号 |
20H02490
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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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 | 同志社大学 (2021-2022)
弘前大学 (2020) |
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研究代表者 |
小畠 秀和 同志社大学, 研究開発推進機構, 教授 (10400425)
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| 研究分担者 |
笹嶋 尚彦 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 主任研究員 (70357127)
杉岡 健一 富山県立大学, 工学部, 准教授 (80438233)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2022年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2021年度: 8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円)
2020年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
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| キーワード | 浮遊法 / 非接触 / 粘性測定 / 温度測定 / ガスジェット浮遊 / 温度計測 / 金属融体 / 非接触測定 / 粘性 / 溶融金属 / 液滴振動法 / 高温金属融体 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
我が国を牽引する製造業の核心を占める技術が，鋳造と溶接など融体を経由する材料プロセスである．これらのプロセスの理解し，さらなる革新的技術開発のためには，広い温度・組成範囲での物質移動を支配する高温融体の粘性の正確な値が必須だが，容器と試料との反応といった課題があり，多成分系の粘性を予見できる系統的な粘性モデルは構築されていない．そこで本研究では，高温融体に対する放射率に依存しない非接触温度測定と，ガスジェット浮遊法による液滴振動法による非接触での粘性測定を組み合わせることで完全非接触粘性測定を実現し，様々な温度，組成における溶融合金の粘性を予測できるシステマティックな粘性モデル構築を目指す．
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| 研究成果の概要 |
本研究では、ガスジェット浮遊装置での液滴振動法による溶融金属の粘性測定と放射率に依存しない温度計測を行った。 溶融Feおよび溶融Niに対してガスジェット浮遊法による粘性測定を行ったところ、文献値よりも高く粘性が測定された。このことは、ガスジェット浮遊法で測定した粘性には液滴内の流れを考慮した補正式が必要であることが示唆される。
非接触での放射率に依存しない2波長反射率比法による温度計測を試みた。本手法を融点で保持した溶融Ni、Cuに対して適用し温度計測を行ったところ、2波長反射率比法で溶融金属の非接触温度計測が可能であり、放射率が未知の合金に対しても非接触での温度計測ができることが分かった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
我が国を牽引する製造業の核心を占める技術が，鋳造や溶接など融体を経由する材料プロセスである．これらのプロセスのメカニズムの理解と，さらなる革新的技術開発のためには，物質移動を支配する正確な高温融体の粘性データが広い温度範囲で必須である．しかし高温の金属は反応性が高いため、それらの物性値を測定することは困難であった．
そこで本研究では放射率に依存しない非接触温度測定と，液滴振動法による粘性測定を組み合わせ，この問題の克服に挑戦した．粘性測定では測定値を補正する必要性が判明した．一方，2波長反射率比法を用いることで，高温金属融体の温度を放射率のデータがなくとも測定できる技術が実現できた．
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