| 研究概要 |
凝固過程を結晶レベルで予測し,凝固組織や物性を予測したり,巨視的レベルで目標とする性能を実現できるように制御することは重要である.
本研究ではセルオートマトンの方法を用いて,一定のルールや制約条件のもとで,容器内での合金の核生成や成長過程を確率論的に種々のミクロ組織が生成できる数値解析システムを構築する.
平成10年度は電磁力励振による流体循環を与えて微細結晶化が行えるコンピュータ・システムを構築した.まず,容器壁からの柱状晶的ミクロ組織の生成が支配的な系に電磁励振力を与えて,液相金属に流体循環を生じさせる電磁場と熱流体場の連成有限要素シミュレーションシステムを構築した.
この流れが柱状晶と衝突して生じる流体力によってデンドライト組織が破損する過程が解析できる熱粘弾塑性有限要素解析システムを構築した.柱状晶内の長手方向の不均一温度分布に基づく,部位別高温破壊強度分布のある系に流体圧が作用して生じる破損解析と,破損切片の空間移動によるミクロ組織の再構築の過程の数値シミュレーションが行えるようにした.
Al-Si系2元合金について,容湯からの内柱ビレット生成過程の凝固シミュレーションを行って,電磁力加振の有無によるミクロ凝固組織の変化を比較した.この結果,電磁力加振のない場合の柱状晶凝固組織は,電磁力加振の影響によって微細な等軸晶型組織に変化することが明らかとなった.
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