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高温融体の熱物性値は、数値シミュレーションによる結晶成長・鋳造プロセス等の最適化に不可欠な基本データである。しかし、2000℃を超える高融点材料は光適切な試料保持容器が無いために、熱物性測定が容易ではない。そこで、浮遊法を用いた測定手法の開発が進められてきた。我々は、高真空環境における静電浮遊法を用いた熱物性測定システムを独自に構築し、タングステンを含む高融点材料の密度、表面張力、熱物性測定に成功した。しかし、高真空環境下では試料蒸発の影響が顕著になる。このため酸化物では酸素が抜けてしまう現象が観察され、測定を困難にしている。本研究は、現在の高真空環境下を用いる熱物性計測システムを加圧ガス雰囲気へ拡張し、高温酸化物融体の熱物性測定を行うことを目的としている。
本年度は研究の中心となる加圧型静電浮遊炉チャンバーを製作した。最高使用圧力を10気圧として強度計算を行ってチャンバーを設計し、耐圧試験により強度の確認を行った。また、試料の浮遊に必要な電極や試料ハンドリング機構を製作した。チャンバーには11個の観察窓を配置し、試料の浮遊に必要な位置検出、密度測定のための試料の拡大観察や粘性・表面張力計測のための液滴振動の観察を可能としている。試料加熱は4方向から照射する加熱レーザー(合計出力400W)により行う予定である。
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