2007 Fiscal Year Annual Research Report
凝固・結晶成長過程における磁気効果を利用した高次構造制御
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18360369
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
安田 秀幸 Osaka University, 大学院・ 工学研究科, 教授 (60239762)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉矢 真人 大阪大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (00399601)
柳楽 知也 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教 (00379124)
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| Keywords | 磁気効果 / 磁気科学 / 粒子配列 / 配向組織 / 強磁場 |
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| Research Abstract |
本研究では、物質の磁場に対する応答を利用し、凝固・結晶成長過程、ならびに急冷凝固組織の固相変態において、結晶方位が配列した組織、特定の相が規則的に配列した組織といった高次組織・構造の制御に注目して研究を行った。
(1)磁気相互作用を利用した融体・流体中組織制御
凝固過程、あるいはマイクロ・ナノ粒子の規則配列過程(結晶成長過程)における磁気効果を利用した高次組織制御の手法を開発を目指して、偏晶合金系Al-In、Ti-Yの規則組織形成を検討した。Al-In合金では単結晶AlマトリックスにInロッドを配列させた組織を形成することに成功した。さらに、単結晶Alマトリックスにおける規則配列に乱れは、Al(S)とIn(L)の協調成長におけるロッド間隔の選択機構に起因していることが明らかになった。コールドクルーシブルを用いたTi-Y合金の一方向凝固では、デンドライト形状のTiからなる多孔体を形成できた。
また、サブミクロンTi02単分散粒子をマイクロリアクターを用いて作製し、磁場の粒子配列への寄与を調べた。1ミクロン以上の粒子では5T以上の磁場を印加することにより、粒子配列の規則性が増加したが、300nm程度の粒子ではほとんど磁場の効果が見られなかった。溶媒の表面張力の効果が相対的に顕在化したためであり、表面張力の調整により粒子配列が実現できる可能性がある。
(2)磁気相互作用を利用した固相中組織制御
磁気エネルギーを含めた拡散変態のモデル化を行い、フェーズフィールドシミュレーションを行った。その結果、初期の粒子配列の不均一さが、磁場中粗大化における結晶方位配向の影響することが明らかになった。
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