静電浮遊炉を利用した高融点酸化物融液粘性の測定と制御

本研究では、高融点酸化物融液における粘性の測定と制御をする事を目的としている。従来の容器を利用した方法では、容器からの汚染や核形成が問題となっていたが、本研究ではそれらの問題を抑止することができる浮遊法を利用して、過冷却領域を含む広い温度領域で高融点酸化物の粘性測定と制御の開発を進めている。本年度は、浮遊装置の開発及び、Y2O3-Al2O3系酸化物融液の密度測定と粘性測定を実施した。装置開発では、加圧雰囲気下で高温融液を安定して浮遊保持するためのガスジェットノズルを作成した。作成したノズルから噴射されるガスを利用して、高融点酸化物の一つであるAl2O3を浮遊させ、レーザーにより融解し、2500℃まで上昇させ、さらにチャンバー内圧力を4気圧まで上げた状態で1時間以上にわたり、安定浮遊させることに成功した。また、熱物性測定においては、真空下で静電気力を利用して2000℃付近に融点を有するY3Al5O12やYAlO3等のY2O3-Al2O3系の酸化物融液を安定浮遊させ、密度及び粘性測定に成功した。密度においては、浮遊中試料のバックライト画像から得られた半径と実験後の試料重量から算出を行い、融点から900K程度まで過冷却した領域まで広い温度領域で測定することができた。また粘性においては、非接触で測定可能である液滴振動法により得られた減衰時間と密度から算出を行い、融点から200K程度まで過冷却した温度領域で測定することができ、Y2O3-Al2O3の粘性の温度依存性及び組成依存性のデータを得ることができた。

本研究では、高融点酸化物融液における粘性の測定と制御をする事を目的としている。従来の容器を利用した方法では、容器からの汚染や核形成が問題となっていたが、本研究ではそれらの問題を抑止することができる浮遊法を利用して、過冷却領域を含む広い温度領域で高融点酸化物の粘性測定と制御の開発を進めている。本年度は、浮遊装置の開発及び、Y2O3-Al2O3系酸化物融液の密度測定と粘性測定を実施した。装置開発では、加圧雰囲気下で高温融液を安定して浮遊保持するためのガスジェットノズルを作成した。作成したノズルから噴射されるガスを利用して、高融点酸化物の一つであるAl2O3を浮遊させ、レーザーにより融解し、2500℃まで上昇させ、さらにチャンバー内圧力を4気圧まで上げた状態で1時間以上にわたり、安定浮遊させることに成功した。また、熱物性測定においては、真空下で静電気力を利用して2000℃付近に融点を有するY3Al5O12やYAlO3等のY2O3-Al2O3系の酸化物融液を安定浮遊させ、密度及び粘性測定に成功した。密度においては、浮遊中試料のバックライト画像から得られた半径と実験後の試料重量から算出を行い、融点から900K程度まで過冷却した領域まで広い温度領域で測定することができた。また粘性においては、非接触で測定可能である液滴振動法により得られた減衰時間と密度から算出を行い、融点から200K程度まで過冷却した温度領域で測定することができ、Y2O3-Al2O3の粘性の温度依存性及び組成依存性のデータを得ることができた。