| 研究概要 |
平成4年度に組み立てた予備実験用の酸素プラズマアーク溶解炉を用いて,最適溶解条件の決定と溶解試料の評価を行い,これらの結果をもとにして目的の酸素プラズマアーク溶解炉を作成した。
予備実験の結果,ジルコニア系のセラミックスに対しては電流値40A/トーチ,印可電圧110V,酸素ガス流量51/min,トーチ先端-試料間距離30mm程度で良好な溶解試料が得られた。イットリア添加ジルコニアの溶解試料は白色半透明であり,アルゴンアーク溶解時のように還元は起こらなかった。鋳放し状態の試料の結晶粒径は1mm弱であり,X線構造解析等の目的には十分な大きさである。また溶解後,凝固時偏析によるデンドライト組織を生じ易い系があるが,この様な場合も凝固後融点直下で2〜3分加熱保持することにより均質化が可能であることが分かった。
一方,プラズマアークは細く試料が局所的に加熱溶融され易いので試料を均熱するためには試料を銅ハースと共に回転させるような機構を付加することが望ましい。また,試料全体を溶解しようとした場合等,アークが直接ハースを照射するとハース表面が部分的に溶融し,溶解試料に混入するので,アーク位置は試料の上部のみを溶融するように調節し,過大な電流値も避ける必要がある。
予備実験の結果を基にして,炉体にハースの回転および昇降機構を付加した酸素プラズマトリアーク炉を作成した。改良された溶解炉を用いた溶解実験はまだ行っていないが,均熱性と操作性においてかなり改善されていることが期待される。なお,申請時の研究目的の1つであった「引き上げ法による単結晶育成」に関しては,プラズマアークの風圧が高くて溶湯が撹乱されるので困難であると結論された。
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