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2011 年度 実績報告書

加圧式静電浮遊法による高融点酸化物融体の熱物性計測システムの構築

研究課題

研究課題/領域番号 21360104
研究機関独立行政法人宇宙航空研究開発機構

研究代表者

石川 毅彦  独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 教授 (00371138)

研究分担者 岡田 純平  独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 助教 (90373282)
依田 眞一  独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 教授 (00344276)
キーワード高温融体 / 熱物性 / 無容器プロセッシング / 密度 / 表面張力 / 粘性係数
研究概要

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、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、開発した加圧式静電浮遊炉を用いて、アルミナ、ジルコニア及びCaAl_2O_3の浮遊溶融を試みた。昨年度問題となった試料周辺の高温気体によって試料の位置検出が困難となる問題については、光学系を再設計して問題なく検出出来る方法に変更した。一方、窒素ガス5気圧の雰囲気では、試料温度によって試料の帯電極性がプラスからマイナス、再びプラスになる傾向が観察された。試料の極性が変わる際に帯電量が0となるため、クーロン力で浮遊させる静電浮遊法では試料が落下してしまうことが、明らかとなった。これを克服するためには、事前に高温(プラスに帯電する状態)にした試料を浮遊させるのが唯一の方法であり、これを具現化するため下電極にガスノズルの付加を行った。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Viscosity measurements of molten refractory metals using an electrostatic levitator2012

    • 著者名/発表者名
      T.Ishikawa, P.-F.Paradis, J.T.Okada, Y.Watanabe
    • 雑誌名

      Measurement Science and Technology

      巻: 23 ページ: 025305

    • DOI

      10.1088/0957-0233/23/2/025305

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermophysical Property Measurements of High Temperature Melts Using an Electrostatic Levitation Method2011

    • 著者名/発表者名
      T.Ishikawa, J.T.Okada, P.-F.Paradis, Y.watanabe
    • 雑誌名

      Japan Journal of Applied Physics

      巻: 50 ページ: 11RD03

    • DOI

      10.1143

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 液体金属合金の均一液相の過冷却-Ni-Nb系均一液相の共晶組成近傍の小さな過冷却現象2011

    • 著者名/発表者名
      伊丹俊夫, 岡田純平, 渡邊勇基, 石川毅彦, 依田真一
    • 雑誌名

      日本金属学会誌

      巻: 75 ページ: 690-696

    • 査読あり
  • [学会発表] 高温酸化物融体の熱物性測定を目的とした加圧型静電浮遊熔解装置の開発2011

    • 著者名/発表者名
      岡田純平、石川毅彦、P.-F. Paradis、七尾進
    • 学会等名
      金属学会2011年秋期講演大会
    • 発表場所
      沖縄
    • 年月日
      2011-11-07
  • [学会発表] Viscosity measurements of molten refractory metals using an electrostatic levitator2011

    • 著者名/発表者名
      T. Ishikawa, P. F. Paradis, J. Okada, Y. Watanabe
    • 学会等名
      19^<th> European Conference on Thermophysical Properties
    • 発表場所
      テッサロニキ(ギリシャ)
    • 年月日
      2011-08-30
  • [備考]

    • URL

      http://www.isas.jaxa.jp/home/iss/lab/ishikawa/index.htm

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公開日: 2013-06-26  

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