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凝固過程に外部から凝固温度、温度勾配等の様々な因子を作用させて凝固組織を制御する試みは長年に渡って繰り返されてきたが、特に、最近、強磁場の印加による磁化相の制御が注目されている。これは、磁化率の異方性、不均一性に依存するが、電気的特性の異方性、不均一性に着目すれば、強電場の印加による組織制御ももう1つの可能性といえる。本研究は、特に単一液相に別の液相が分散する凝固反応を示す偏晶合金を取り上げ、8000Vまでの強電場を印可し分散液滴のサイズ、量、分布に及ぼす電場の影響を調べた。Bi-Ga偏晶合金の一方向凝固実験では、凝固界面へのGa液滴の取り込み挙動に変化が見られた。ここでは、あらかじめ調整された、いくつかの組成の合金を強電場印可のもとで急冷し、偏晶反応そのものへの電場の影響を明らかにした。
Bi-Ga均一液相から第2液相が分離するときに、核となる微小液滴がまず生成し、それが成長すると考えられる。この液滴の成分の違いは表面張力に影響し、実験結果から、Bi-Richの液滴は界面張力が低く細かい液滴が生成するのに対し、Ga-Richの液滴は界面張力が高く、粗大な液滴が生成することがわかった。強電場が印可された状態では、異相界面に電気伝導度の差により、界面電荷が現れる。この電荷は界面張力に影響すると考えられ、一方向凝固の実験では電荷により界面張力が増加すると考察されている。また、界面電荷により、比較的大きな液滴は自信の反発力により不安定となり、より細かい液滴に分裂する。実験の効果は、6kVからGa-Richの液滴の分裂が確認され、8kVではBi-Richの液滴とほぼ同程度の液滴の大きさとなった。強電場中の急冷凝固により、偏晶反応に影響する電場の影響が明らかになった。
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