高レベルの伝熱制御による材料の製造・加工・処理技術の向上に関する研究

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 63302028
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 棚沢 一郎 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (30013105)
• 研究分担者: 土方 邦夫 東京工業大学, 工学部, 教授 (60016582) ; 尾添 絋之 九州大学, 機能物質研究所, 助教授 (10033242) ; 西尾 茂文 東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (00111568) ; 小竹 進 東京大学, 工学部, 教授 (30013642) ; 林 勇二郎 金沢大学, 工学部, 教授 (30019765)
• キーワード: 伝熱工学 / 熱技術 / 先端技術 / 材料 / 先端素材 / 伝熱制御 / 材料製造

研究概要

各分担課題ごとに記す。1.微小重力場において単結晶育成を行う際に大きな問題となるマランゴニ対流に関して、主として流動不安定の性質について解析し、さらに磁場による仰制効果を理論的に解明した。2.前年度までの凝固組織と界面安定性の議論に加えて、それらの基本パラメ-タの試料成長方向および半径方向の分布としての装置特性の影響を含めることにより、組織制御に対する指針を得た。3.電子ビ-ム加熱により種々の元素の固体蒸発気体をつくり、その薄膜を生成しして薄膜生成速度を測定し、薄膜生成に及ぼす雰囲気、圧力、温度などの熱流体的状態の関係を明らかにした。4.急冷凝固と粉末治金技術を融合した新軽合金・大寸法急冷凝固材製造システムの開発を念頭に、微細物体間まわりの沸騰冷却に関する解析・実験的研究を行い、微細物体まわりの膜沸騰機構の特殊性を明らかにした。5.立方体容器内に液体ガリウムを満たし、一方の鉛直側壁から電熱加熱し、対向する鉛直側壁より等温冷却し、かつ加熱に垂直な水平磁場を加えた。加熱面に平行な水平磁場より10倍の対流仰制効果があった。6.プラズジェッ中における固体粒子の加熱につき、理論的解析と種々の粒子を用いた実験との比較から温度場、速度場の測定精度を検証するとともに、プラズマ溶射により熱電素子を伝熱管に直接加工しうること、またその性能を示した。7.成形品に生じる「ひけ」と金型の冷却条件との関連を実験的に調べた。その結果、「ひけ」は一般に金型の冷却速度の遅い部分に発生するが、金型壁温が、樹脂のガラス転移温度を越えるとこの傾向は逆転することが示された。8.繊維強化に金属材料の定常、非定常熱伝導の解析から、定常物性(有効熱伝導率)および過渡状態における熱特性の評価方法を検討した。また、FRMの熱物性値の非定常装置を試験的に作成した。

研究成果

• [文献書誌] 宗像鉄雄: "融液よりの結晶育成過程における磁場の効果" 日本機械学会論文集(B編). 54. 2545-2549 (1989)
• [文献書誌] 棚沢一郎: "融液からの単結晶育成における熱と流れの問題" 生産研究. 4. 205-210 (1989)
• [文献書誌] T.Maekawa: "Effect of Magnetic Field and Bouyancy on Onset of Marangoni Convection" Int.J.Heat Mass Transfer. 32. 1377-1380 (1989)
• [文献書誌] 宗像鉄雄: "チョクラルスキ-法による単結晶育成時の融液中の対流現象と磁場による変動仰制に関する研究" 日本機械学会論文集(B編). 55. 2610-2617 (1989)
• [文献書誌] Y.Hayashi: "Study on Freeziing of Undercooled Solution" 1989 Int.Symposium on Cold Region Heat Transfer.85-90 (1989)
• [文献書誌] 林勇二郎: "一方向凝固共晶系合金の組織制御" 機械学会熱工学講演会.
• [文献書誌] 西尾茂文: "水平円柱まわりの自然対流膜沸騰熱伝達の全体像" 第26回日本伝熱シンポジウム講演論文集. 26. 812-814 (1989)
• [文献書誌] 西尾茂文: "水平円柱系における自然対流膜沸騰熱伝達に関する研究" 第27回日本伝熱シンポジウム講演論文集. 27. (1990)
• [文献書誌] 西尾茂文: "自然対流膜沸騰熱伝達に関する研究(第3報:小直径領域の水平柱系膜沸騰熱伝達)" 日本機械学会論文集(B編). 57. (1991)
• [文献書誌] 岡田和人: "立方体容器内の液体ガリウムの自然対流に及ぼす磁場の影響" 第26回日本伝熱シンポジウム講演論文集. 3. 743-745 (1989)
• [文献書誌] 尾添絋之: "磁場下における液体金属の自然対流" 化学工学会第22回秋季大会、展望講演. 675-676 (1989)
• [文献書誌] 岡田和人: "外部磁場下における液体ガリウムの自然対流実験" 日本機械学会熱工学講演会. 890-63. 109-110 (1989)
• [文献書誌] Hiroyuki Ozoe: "The Effect of the Direction of the External Magnetic Field on the Three-Dimensional Natural Convection in a Cubical Enclosre" Int.J.Heat Mass Transfer. 32. 1939-1954 (1989)
• [文献書誌] 尾添絋之: "磁場下における液体金属の自然対流" 伝熱研究. 29. 101-126 (1990)
• [文献書誌] 土方邦夫: "プラズマ溶射とその熱伝達に関する研究" 第27回日本伝熱シンポジウム講演論文集. (1990)
• [文献書誌] 黒崎晏夫: "射出成形品に生じる「ひけ」と金型の冷却条件の関連" 日本機械学会講演概要集(熱工学). 890-63. 83-84 (1989)
• [文献書誌] 黒崎晏夫: "射出成形機の金型内における溶融プラスチックスの流動と固化(溶融の関連プラスチックスの流動と固化層の成長状況の観察)" 日本機械学会論文集(C編). 56-522. (1990)
• [文献書誌] Yasuo Kurosaki: "Visualization of Flow and Solidification of Polymer Melt in the Injection Molding Processes" Proc.26th National Heat Transfer Conference. HTD-Vol.113. 63-70 (1989)