凝固時の超高電圧印加による合金のミクロの組織制御

通过在凝固过程中施加超高电压来控制合金的微观结构

• 批准号: 09750813
• 负责人: 小塚 敏之
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Kumamoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09750813/
• 关键词: 材料電磁プロセッシング; 電流; 電場; ミクロ組織; 偏晶合金; 界面張力; 材料電磁プロセシング; 凝固工学; 界面現象; 強電場; 急速凝固

凝固は界面を介して液相、固相などの多相が混在する現象であり、それぞれの相の物理的、化学的な特性の相異に対して、外部から何らかのエネルギーを投入することによって凝固組織の制御が可能となる。特に、電磁気学的な方法は、磁化率と磁場、電気伝導度と電流、誘電率と電場と考えられ、応用範囲の広さ、制御性からも組織制御の可能性は大きい。本研究は、特に固相-液体、液体-液体が同時に存在し、それぞれの誘電率、電気伝導度の差異が比較的大きいと思われるBi-Ga偏晶合金に着目し、あらかじめ調整された、いくつかの組成の合金を電流および強電場印加のもとて急冷あるいは一方向凝固させ、凝固組織を定量的に評価し、偏晶反応そのものへの電流および電場の影響を明らかにした。Biは半金属といっても、金属相との誘電率の差異は小さく、8000Vまでの電場ではGa液滴がBi固相に接触しながら核生成、成長する偏晶組成においてのみ電場の影響が現れた。電場により誘電率の異なる異相界面に電荷が現れ、Bi固相とGa液相の界面張力は増加する。この結果、凝固全面に生成するGa液滴は固相に取り込まれにくくなり、成長、合体を続け、取り込まれる粒のサイズは大きくなる。観察結果もその事実を明確に示している。この効果を確かめるために、急速凝固実験を行った結果、過冷によりBi固相粒子が液相中に晶出する60%Ga合金では電場の印加により過冷度が増加すること、晶出粒子のサイズが極端に細かくなることが見いだされた。これはBi固相とGa液相の界面張力の増加により核生成の活性化エネルギーが高くなったためであると考えられ、電場の影響はBi固相とGa液相間で現れることが明かとなった。また、電流の印加では、Bi液相とGa液相間でも十分の電気伝導度の差異があるため、10A程度の電流でも、分散液滴の粒子のサイズに効果が現れた。

を は interface of solidification interface し て liquid phase and solid phase な ど の multiphase が mixed す る phenomenon で あ り, そ れ ぞ れ の phase の な characteristics of physical and chemical の dissimilar に し seaborne て, external か ら what ら か の エ ネ ル ギ ー を into す る こ と に よ っ て solidification organization の suppression が may と な る. は に, electromagnetic 気 learn な method, magnetic susceptibility と magnetic field, electric 気 伝 conductance と と electric current, induced electric rate と exam え ら れ, 応 van 囲 の hiroo さ, suppression か ら も organization suppression の は likely き い. は, this study に solid - liquid, liquid - liquid が に し, at the same time そ れ ぞ れ の induced electric rate, electric 気 伝 conductance の が differences between big き い と think わ れ る Bi - Ga monotectic alloy に し, あ ら か じ め adjustment さ れ た, い く つ か の composition の alloy を current お よ び strong electric field Inca の も と て quench あ る い は direction solidification さ せ, coagulation Solid organization を に of quantitative evaluation of 価 し, monotectic 応 そ の も の へ の current お よ の び electric field influence を Ming ら か に し た. Bi は semimetal と い っ て も, metal phase と の は less difference induced electric rate の さ く, 8000 v ま で の electric field で は Ga droplets が Bi solid-phase に contact し な が ら nucleation, growth す る of monotectic に お い て の の み electric field influence が now れ た. The electric field によ によ the inductance of charge is <s:1> different なる the interface between different phases に the charge が appears れ, Bi solid phase とGa liquid phase <s:1> the interfacial tension increases する. こ の results, comprehensive に solidification generated す る Ga droplets は solid-phase に take り 込 ま れ に く く な り, growth, fit を 続 け, take り 込 ま れ る grain の サ イ ズ は big き く な る. Youdaoplaceholder0 The results of the examination そ そ the actual を clearly に show that る て る る る. こ の unseen fruit を か indeed め る た め に, rapid solidification be 験 を line っ た results, super-cooling に よ り Bi solid-phase particle が liquid crystal に out す る 60% Ga alloy で は electric field の Inca に よ り degree of supercooling が raised す る こ と, crystal particles の サ イ ズ が extreme に fine か く な る こ と が see い だ さ れ た. こ れ は Bi solid-phase と Ga の raised and the interfacial tension of liquid の に よ り nuclear generating の activeness エ ネ ル ギ ー が high く な っ た た め で あ る と exam え ら れ の effect, electric field は で now れ between solid phase と Ga Bi liquid る こ と が Ming か と な っ た. ま た, current の Inca で は, Bi liquid と Ga between liquid で も is の electric 気 伝 conductance の differences が あ る た め, 10 a degree の current で も, dispersed droplet の particle の サ イ ズ に unseen fruit が now れ た.