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蒸気爆発を応用した急冷凝固法による金属微粒子の生成に関する研究

蒸汽爆炸快速凝固生成细小金属颗粒的研究

基本信息

批准号：
12750151
负责人：
松村邦仁
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Ibaraki 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：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、超急速熱移動現象である蒸気爆発を応用し、アモルファス(非晶質)金属を含む急冷金属微粒子の製造を行うための基礎研究である。平成13年度は、前年度に引き続き蒸気爆発発生位置が両液体の温度条件によって変化する特性を利用し、低温液体内に高温部と低温部を任意に作ることによりこの爆発発生位置の制御及び、圧力波の測定による分類を試みた。実験では、高温融体として溶融スズ、溶融鉛、溶融亜鉛、低温液体として水を使用した。その結果、溶融スズと溶融鉛を用いた実験では、この低温液体中に設けた温度急変域を通過した直後に自発的に蒸気爆発が発生することが確認された。特に、水面下10cmより深い位置に温度急変域を設定することにより均一水温の条件に比べてほぼ一様な粒度分布となることが分かった。爆発で得られた微粒子径は、溶融スズの方が溶融鉛より小さいことがわかった。この爆発位置による粒子径の変化は水深80cmについても大きな違いはないことが示された。一方、水温が均一条件でかつ、自由液面近傍で蒸気爆発が発生する場合には完全な微粒化が生じる前に自由液面との干渉で空気巻き込みが生じて微小粒子が得られにくいことが解明された。また、爆発発生時の高速カメラによる様相観察と圧力測定によると、溶融金属の微粒化は圧力波形の第一ピークと第二ピーク間で特に進行していることが明らかとなった。この圧力ピーク間の時間は、深い水深で発生するときには一定値に漸近する傾向がみられた。蒸気爆発後に得られた粒子の形状として、溶融スズ、溶融鉛いずれについても複雑に入り組んだ形状(フレーク状)で凝固していることが判明した。

This study is aimed at fundamental research on the production of rapidly cooled metal particles from amorphous metals and ultra-rapid thermal transfer phenomena. In 2013, the temperature conditions of the liquid and the characteristics of the liquid were changed. The control and classification of the explosion position in the low temperature liquid and the measurement of the pressure wave were tested. High temperature melt, molten lead, molten lead, low temperature liquid and water are used. As a result, the melting temperature of the molten lead solution is determined by the temperature range of the solution. In particular, 10cm below the water surface, the temperature range is set, and the conditions for uniform water temperature are compared with those for particle size distribution. The particle size of the explosive particles is small, and the solution is small. The particle diameter of the explosion was changed to 80cm in water depth. On the one hand, the water temperature is uniform, and the vapor explosion occurs near the free surface. On the other hand, the free surface is completely atomized, and the air is dry. The fine particles are generated. The first and second phases of the pressure waveform of the molten metal particles are specially carried out during the high-speed phase detection and pressure measurement during the explosion generation. The time between the pressure and the depth of the water is gradually increasing. After evaporation and explosion, the shape of the particles, the melting temperature, the melting temperature, the melting temperature.