難加工性合金の高速形状制御単結晶化技術における動的接触角の速度依存性の実験的検証

2023 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22K20473
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 0401:材料工学、化学工学およびその関連分野
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 村上 力輝斗 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (30963665)
• 研究期間 (年度): 2022-08-31 – 2024-03-31
• キーワード: マイクロ引下げ法 / 接触角 / Growth angle / メニスカス / 濡れ性 / 形状制御 / 合金線材

研究成果の概要

濡れ性の低い系におけるマイクロ引下げ法（Dewetting μ-PD法）は、近年開発された表面張力を利用した高速な形状制御単結晶育成法であり、従来は機械加工が不可能とされた難加工性材料をシングルプロセスで高速に線材化することが可能な手法である。本手法では、従来法と異なり結晶径が引下げ速度に対して正の依存性を有する等の特徴が見られることから、前進接触角の速度依存性が影響していると予想された。本研究では、Growth angleの実測を通じて前進接触角の影響を裏付け、さらに理論値と結晶育成試験から予測される値のずれを比較することで、前進接触角およびその速度依存性が系によって異なることを示した。

自由記述の分野

結晶工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

濡れ性の低い系におけるマイクロ引下げ法（Dewetting μ-PD法）によれば、IrやRuといった融点が2,000℃を超える合金の単結晶長尺線材をシングルプロセスで製造することができる。工業的な水準として、線径0.8 mmに対して±10 μm以下の形状制御性が求められてきたが、Dewetting μ-PD法では従来の結晶育成法における形状制御の指針が適用できないことが課題であった。本研究によって、Growth angleと前進接触角の速度依存性を考慮することにより、目的の線径を得るための結晶育成条件の最適化を行うことが可能となった。