鉄および鉄基合金の固液界面エネルギー測定

铁及铁基合金的固液界面能测量

• 批准号: 14655279
• 负责人: 鈴木 俊夫
• 金额: $ 2.05万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14655279/
• 关键词: 鉄基合金; フェーズフィールドモデル; 固液界面エネルギー; 界面安定性

液相および2つの固相を取り扱う多相合金系のフェーズフィールド方程式を導出した。ここでは、各相のそれぞれにフェーズフィールドを定義し、thin interface limit条件における各フェーズフィールドパラメータを求めた。このモデルを用いて鉄-炭素合金の包晶凝固過程の解析を試み、初晶δファライト界面に沿うように包晶オーステナイト相が成長すること、その成長は各相の界面エネルギーにより変化することを確認した。また、各種金属の界面エネルギーおよび界面成長カイネティクスの値およびその異方性を文献調査し、これらの値を用いた2次元フェーズフィールド解析により鉄の界面安定性パラメータを求め、0.102の値を得た。さらに、鉄のデンドライト成長速度と過冷度の関係を2次元フェーズフィールド解析結果から推定し、実験値と比較した結果、実験との良い一定を得た。また、等方的界面特性を仮定したによりデンドライト成長理論(LKTモデル)との関連を検討し、安定性パラメータとして1/4π^2を用いた場合には、両者はほぼ同じ成長速度を与えることを見出した。この結果は、LKTモデルは先端形状を正しく記述していないものの、等方界面を想定した場合の平均的デンドライト成長速度予測には有効であるとの結論を得た。なお、鉄基合金の2次元一方向急冷凝固試料の作成実験を試みたものの、試料充填時の鋳型破損、試料中の残存酸素により試料表面が酸化され、これが鋳型材料のサファイヤと反応すること、急冷時の鋳型破損等の要因により、急冷試料の作成実験には成功しなかった。このため、本研究終了後も引き続き、装置改良と実験条件の最適化を検討する予定である。

The equation of the liquid phase and the solid phase is derived. The definition and thin interface limit of each phase are as follows: The analysis of peritectic solidification process of Fe-carbon alloy was carried out. The interface between primary crystal and peritectic phase was determined. A literature survey of the interface stability of various metals was conducted, and a value of 0.102 was obtained for the interface stability of iron. The relationship between iron growth rate and supercooling degree is obtained by two-dimensional analysis, estimation and comparison. The relationship between the interface characteristics and the growth theory is discussed. The stability of the interface is 1/4π^2. The growth rate of the interface is different. The results are as follows: (1) The average growth rate is predicted in the case where the shape of the tip of the LKT is positive, and (2) The average growth rate is predicted in the case where the square interface is constant. The preparation of the two-dimensional one-way quenching solidification sample of Fe-based alloy was successfully carried out due to the main factors such as the failure of the sample filling, the residual acid in the sample, the acidification of the sample surface, the failure of the sample material, the failure of the quenching sample. After this study, we will discuss the optimization of equipment improvement and implementation conditions.