自己発熱法による傾斜機能材料の創成機構と非定常熱移動特性

自热法功能梯度材料的生成机理及非稳态传热特性

• 批准号: 05239205
• 负责人: 荒木 信幸
• 金额: $ 2.56万
• 依托单位: Shizuoka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-05239205/
• 关键词: 自己発熱法; 燃焼合成法; 傾斜機能材料; 炭化チタニウム; チタニウム; 炭素; 燃焼速度; 可燃範囲

自己発熱法(SHS法;燃焼合成法とも呼ばれる)は,高融点無機化合物や金属間化合物の迅速かつ経済的な合成法であるが,燃焼学的・伝熱学的観点からの研究は少ないのが現状で,傾斜機能材料創成に必要不可欠な可燃範囲についても研究が緒に就いたばかりである.本研究は,チタニウムと炭素から炭化チタニウムを燃焼合成する系を研究対象とし,SHSの合成機構を素材の融解,反応,凝固過程と考えて,燃焼学的・伝熱学的立場から実験的および解析的研究を行い,燃焼波伝播に及ぼす主要パラメタの同定を行った後,得られた知見を基にして,傾斜機能材料の創成を目指すものである.実験的研究においては,大気圧アルゴン雰囲気で圧粉体試料を着火させ,燃焼速度をビデオ装置を用いて測定した.この際,炭素とチタニウムのモル混合比,希釈剤としての炭化チタニウムの質量割合,および使用する炭素粉末の粒径を広範囲に変化させて,燃焼波の伝播が可能な可燃範囲をも求めた.その結果,混合比,希釈度については可燃限界が存在し,可燃限界に近づくほど燃焼速度が低下することが判明した.また,燃焼速度が炭素粒径に反比例することや,間欠脈動燃焼のような非定常な燃焼形態の出現には,反応帯での熱発生率が密接に関係していることが確認された.さらには,間欠脈動燃焼の抑制には,反応帯での熱発生率を希釈により低下させることが有効であることもわかった.解析的研究では,定常一次元的な火炎伝播について,これを液体金属中に分散する非金属粒子の燃焼と見なし,噴霧燃焼と同様の支配方程式を導くとともに,これを「固有値問題」に帰着させて解析し,燃焼速度や可燃範囲を数値的に求めた.さらには,解析結果と実験結果との比較を行い,両者の間に比較的よい一致が見られることを確認した.

Self-heating method (SHS method; Burning 焼 synthesis と も shout ば れ は る), high melting point inorganic compounds や intermetallic compound の quickly か つ 経 済 な synthesis of で あ る が, burning 焼 learned · 伝 thermal 観 point か ら の research は less な い の で が status quo, the tilt function material into constructing に need not owe な combustible van 囲 に つ い て も research が mio に is い た ば か り で あ る. This study は チ タ ニ ウ ム と carbon か ら carbonized チ タ ニ ウ ム 焼 を combustion synthesis す る を study like と seaborne し, SHS の synthetic institutions を の melting material, anti 応, solidification process と exam え て, burning 焼 learn · 伝 thermal position か ら be 験 of お よ び analytical research を い, burning 焼 wave 伝 に and ぼ す main パ ラ メ タ の with fixed line を っ た, have ら れ Youdaoplaceholder0 views を basis に て て, tilting functional materials <s:1> create を fingers す <s:1> である である である. Be 験 research に お い て は, big 気 圧 ア ル ゴ ン 雰 囲 気 で 圧 powder sample を fire さ せ, burning speed 焼 を ビ デ を オ device with い て determination し た. こ の interstate, carbon と チ タ ニ ウ ム の モ ル mixing ratio, bush 釈 tonic と し て の carbonized チ タ ニ ウ ム の quality cutting, お よ び use す る の carbon powder particle size を hiroo van 囲 に variations change さ せ て, combustion wave 焼 の 伝 sowing が may な combustible van 囲 を も o め た. そ の results, mixing ratio, and degree of 釈 に つ い て は combustible limit し が, combustible limit に nearly づ く ほ ど burning low speed 焼 が す る こ と が.at し た. ま た, burning speed 焼 が carbon particle size に inverse す る こ と や, owe between pulse combustion 焼 の よ う な unsteady な combustion 焼 form の appear に は, anti 応 帯 で の Hot 発 birth rate が contact に masato is し て い る こ と が confirm さ れ た. さ ら に は, owe between pulse combustion 焼 の inhibit に は, anti 応 帯 で の hot 発 birth rate を bush 釈 に よ り low さ せ る こ と が have sharper で あ る こ と も わ か っ た. Analytical research で は, constant a yuan な fire inflammation 伝 sowing に つ い て, こ れ を に dispersed in the liquid metal す る の non-metallic particles combustion 焼 と see な し, spray combustion 焼 と with others の govern equations を guide く と と も に, こ れ を "inherent numerical problem" に 帰 the さ せ て parsing し, burning speed 焼 や combustible van 囲 を o the numerical に め た. さ ら に は, analytical results と be The results of the experiment と と compared the を rows を, and the に comparison between the two <s:1> showed that the よ よ was consistent が. See られる られる とを とを to confirm that the た was た.

项目成果

牧野敦,喜多一弘,荒木信幸: "TiC燃焼合成における可燃範囲に関する研究" 日本機械学会浜松地方講演会講演論文集. No.933-2. 11-12 (1993)

Atsushi Makino、Kazuhiro Kita、Nobuyuki Araki：“TiC 燃烧合成中的可燃性范围的研究”日本机械工程师学会滨松地区会议记录第 933-2 号（1993 年）。

牧野敦,荒木信幸: "自己発熱反応過程の燃焼速度(理論および実験結果との比較)" 第30回日本伝熱シンポジウム講演論文集. 30. 901-903 (1993)

Atsushi Makino、Nobuyuki Araki：“自热反应过程的燃烧速率（与理论和实验结果的比较）”第 30 届日本传热研讨会论文集 30. 901-903（1993）。

牧野敦,喜多一弘,荒木信幸: "自己発熱反応過程の燃焼速度に及ぼす希釈の影響(Ti-C系について)" 燃焼の科学と技術. 1. 165-174 (1993)

Atsushi Makino、Kazuhiro Kita、Nobuyuki Araki：“稀释对自热反应过程燃烧速率的影响（对于 Ti-C 体系）”《燃烧科学与技术》1. 165-174 (1993)。

山田徹,牧野敦,荒木信幸: "Ti-C系の燃焼合成における粒径の影響" 第31回燃焼シンポジウム講演論文集. 31. 403-405 (1993)

Toru Yamada、Atsushi Makino、Nobuyuki Araki：“颗粒尺寸对 Ti-C 系统燃烧合成的影响”第 31 届燃烧研讨会论文集 31. 403-405 (1993)。