アルミニウム合金で観察された新奇な電磁分離現象の発現条件とその理解

2022 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20K05184
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分26060:金属生産および資源生産関連
• 研究機関: 千葉工業大学
• 研究代表者: 田村 洋介 千葉工業大学, 工学部, 教授 (40316807)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 電磁分離 / アルミニウム合金 / 過共晶 / リサイクル / 省エネルギー / 材料創製

研究成果の概要

電磁力を印加しながら凝固したAl-10Fe合金およびAl-25Si合金における初晶の電磁分離現象を調べた。各合金とも所定の条件下において，初晶は電磁力により試料表層部全域に偏析した。しかし電磁力は，溶湯中に晶出している初晶に作用しないことが明らかとなった。初晶が試料表層部に偏析すると，それを含まない試料中央部は過冷凝固組織の様相を呈し，樹枝状の初晶Alを含む微細共晶組織となった。Al-Si合金では，溶湯に電流を流すだけで以上と同様の効果が得られた。新奇な電磁分離現象は，電気・磁気的な作用が結晶の核生成および成長に影響を及ぼすために生じたと考えられる。

自由記述の分野

材料工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

電磁分離現象に係る当該分野においては，様々な近似・仮定に基づいたコンピュータシミュレーションが進んでいる。一方，その成果を技術として活用するには，実験事実に基づいた知見の蓄積が不可欠である。この点において，実験に基づく当該研究成果は貴重と言える。また従来報告されていない現象も発見されており，新たな学術分野の構築に繋がる可能性もある。新奇な電磁分離現象に関する理解を深めることは，リサイクルの効率化や新しい材料創製プロセスを開発することと同義である。以上より，本研究成果は学術的・社会的に有意義と言える。