一方向凝固偏晶・共晶合金の協調成長および偏析挙動に及ぼす重力の影響

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11750641
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 吉田 誠 広島大学, 工学部, 助手 (80277847)
• キーワード: 凝固 / 共晶 / 比重差 / 重力 / 協調成長

研究概要

共晶合金の協調成長(カップルドグロース)に対する、晶出相間の比重差および対流の影響を、おのおの別個に評価、検討した。
装置は、当該研究のために新たに開発した「有機物用縦型帯域溶融結晶成長装置」および「その場観察装置」を用いた。
対流は、協調成長における溶質再分配の質量流束よりも1000倍以上大きい質量流束を有することが分かった。晶出相間に比重差がない場合は、対流は、晶出相の間隔を短くする傾向が確認された。
晶出相間に比重差がある場合は、重力方向と反重力方向の一方向凝固組織に、差が生ずることが確認された。特に、irregular faceted/nonfaceted共晶系に分類され、なおかつ晶出相間に比重差がある場合は、凝固組織は成長方向の影響を受ける。
その理由は、irregular faceted/nonfaceted共晶系ではセクロ界面が平滑ではないため、regular系におけるlateral diffusionのみなく、成長方向の溶質拡散、すなわちvertical diffusionが必要となる。結果として、液相の平均比中よりも比重の大きい溶質成分は、反重力方向への拡散が困難となり、逆に比重の小さい溶質成分は、重力方向への拡散が困難となるためと考えられる。

研究成果

• [文献書誌] Makoto,YOSHIDA: "Influence of gravity on the microstructure of directionally solidified Ag-Si eutectic alloy"Mater.Trans.JIM. 40. 27-33 (1999)
• [文献書誌] Makoto,YOSHIDA: "Gravitational Effect on the Microstructure of Unidirectionally Solidified Monotectic and Eutectic Alloys"Mater.Sci.Forum. 329. 259-264 (1999)
• [文献書誌] Makoto,YOSHIDA: "Gravitational Effect on the Microstructure of Unidirectionally Solidified Cu-Pb Monotectic Alloy"Proc.4th Pacific Rim International Conf.on Modeling of Casting and Solidification Processes. 331-339 (1999)
• [文献書誌] Makoto,YOSHIDA: "Influence of Gravity on the Monotectic and Eutectic Growth"Proc.2nd Int.Conf.on Processing Materials for Properties (PMP2000). 2. 1017-1022 (2000)
• [文献書誌] Makoto,YOSHIDA: "Influence of Growth Direction on the Microstructure of Unidirectionally Solidified Cu-Pb Monotectic Alloy Using Zone-melt Technique"J.Cryst.Growth. 222. 806-815 (2001)