磁気力・電磁気力による凝固組織制御

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(a) 均一静磁場中凝固実験 (結晶方位分布)磁気的異方性の異方性と形状異方性による結晶方位分布は初期組織に大きく影響することが明らかになった。Bi-Mn系について、合金を構成する元素粉末を混合した成形体、元素粉末と化合物粉末を混合した成形体、急冷凝固粉末成形体を初期組織として、種々の冷却条件で、磁場中で凝固あるいは半溶融凝固させた。混合粉末の試料では、半溶融凝固、凝固とも結晶の配向は0.3T程度の磁場では見られなかった。一方、急冷凝固粉末では0.3T程度の磁場においても結晶の配向は確認された。また、4Tの強磁場下では急冷凝固粉末以外の試料においても結晶の配向は確認されたがその配向度は急冷凝固粉末に比べて小さかった。(b) 磁場勾配中凝固実験(凝固界面の安定性、相分布)磁場勾配が試料中の相分布にどのように影響するかを明らかにする。密度差を相殺するように磁場勾配・磁場を設定し、BiMn包晶化合物の均一分散を試みた。液相Biに比べてBiMnの密度は小さく、磁場を印加していない場合BiMn化合物が浮上する傾向が見られ、冷却速度が遅い場合の顕著であった。一方、磁場勾配を印加することにより、比重の軽いBiMn化合物を試料の下部に分散させることも可能であり、全体に均一に分散させることも可能であった。これらの実験は0.3T以下の磁場を行ったが、数T以上の強磁場を用いることにより、常磁性体など多くの材料に応用できると考えられる。