| 研究課題/領域番号 |
25420153
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| 研究機関 | 金沢大学 |
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研究代表者 |
木村 繁男 金沢大学, 環日本海域環境研究センター, 教授 (70272953)
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| 研究分担者 |
門前 亮一 金沢大学, 機械工学系, 教授 (20166466)
小松 信義 金沢大学, 機械工学系, 准教授 (20436827)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 共晶合金 / 凝固速度 / 組織制御 / 組成制御 / 伝熱工学 |
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は、溶融合金金属を冷却面と接触させて、冷却面温度または冷却面における熱流束を変化させ、固層の生成速度を能動的に変化させることにより、生成される固層の組織変化と組成の変化がどのように形成されるかを明らかにするものである。冷却面で凝固が進行中も溶融金属は電気炉により加熱され続けるため、溶融金属内には活発な熱対流が期待できる。そのため、固相成長に伴う溶質の排出や吸収は、活発な熱対流により撹拌、拡散される。したがって、溶融合金は凝固初期において近似的に一様な組成を維持していると考えられる。そのため、生成固相の組織や組成をきめる際には固相の生成速度が唯一の制御パラメータとなり、この制御を冷却面での熱流束制御により達成しようとするのが本研究の主な趣旨である。
本研究においてはZn-Sn系の共晶合金を用いて実験を実施した。これまでの実験では冷却面の温度制御が迅速に行えなかったため、生成固層内での組織と組成変化が明確に表れなかった。そのため、今年度においては、冷却面の材料をジュラルミンに変更し、冷却面自身の持っている熱容量を小さくすることにより改善した。また、初期においては冷却水を流さず、途中から冷却水を流すなどの工夫を行った。その結果、共晶組成に近いデンドライトのアーム間隔と凝固速度との間に良い相関があることが確かめられた。ただし、凝固速度は目視することができないため、共晶温度となったところが凝固界面位置であるという過程に基づいた。これは冷却面を瞬時に引き上げたり、融液を瞬時に抜いたりして今後確認する必要がある。
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