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本研究では、Sn合金およびAl合金を対象として放射光X線イメージングを利用した超音波振動下での組織形成過程の時間分解その場観察を行い、超音波振動によって誘起されるマクロおよびミクロスケールでの対流が凝固組織に及ぼす影響について明らかにする。本年度は、透過X線強度を利用して超音波振動印加前後における液相中の溶質の濃度分布の評価を行い、組織形成との関係について調べた。Sn合金において、音響流の影響を抑制した条件下において、超音波周波数でのデンドライトの振動(一次効果)によって、デンドライトの成長形態が樹枝状からセル状へと遷移した。この原因を調べるために、透過X線強度からデンドライト近傍における液相の溶質濃度の定量評価を行った。超音波印加後、徐々にデンドライト周囲の溶質濃度が変化していることが明らかとなり、高周波数でのデンドライトの振動によって、デンドライト周辺において、ミクロスケールの対流が起きていることが示唆された。
また、Al-Cu合金において超音波振動下でデンドライト成長の時間分解その場観察に成功した。超音波印加と同時に、固液界面前方でのマクロな対流の発生とデンドライトの低周波数での縦振動が起きた。その結果、デンドライトの二次アームだけでなく、一次アームにおいても著しく溶断が起こった。透過X線強度から評価した液相の溶質濃度の定量評価により、溶質濃度の高い液相が対流によって輸送され、アームの根元における溶質の濃化により、局所的に再溶解が起きたことが分かった。Sn-Bi合金の場合の音響流がSnのデンドライト成長に与える影響と類似していた。また、マクロな対流を強く受ける固液界面付近では、デンドライト先端の成長速度が低下し、形態が樹枝状からセル状へと変化していることが明らかとなった。
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