単一溶射粒子の変形・急冷凝固過程の伝熱モデリングとその場計測

单个喷涂颗粒变形和快速凝固过程的传热建模和原位测量

• 批准号: 06230206
• 负责人: 吉田 豊信
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1994
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1994 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-06230206/
• 关键词: 単一溶射粒子; その場計測; 二色高温計; ハイブリッドプラズマ

100kW級ハイブリッドプラズマ溶射装置に単一容射粒子の変形・凝固挙動を系統的に調べるために開発した計測システムで、粒子の速度、粒径、特に基板衝突解きの表面温度変化を測定する。測定原理は、基板直上と基板表面を視野に入れた2つの光ファイバーにより粒子の放射光を取り込み、基板表面では粒子の温度を測定するため、放射光を2つの波長に分光する。これを光電子増倍管により電気信号に変換・増幅し、最高時間分解能10nsのデジタルオシロスコープにより高速サンプリングを行ない、その強度の時間変化や強度比などから飛行中の粒子の速度及び粒径、変形・凝固過程の粒子の表面温度変化などの粒子パラメータを求める。ハイブリッドプラズマ中の粒径63〜88μmのYSZ(Y_2O_3安定化ZrO_2)粒子の速度分布を調べて、DC電流を200Aから400Aまで変化させた時の平均粒子速度を測定した。RF入力が低い場合はDC入力依存性が大きく25m/sから40m/sと変化した。これに対しRF入力が高い場合はDC電流にほとんど依存せず25m/s前後であった。また基板衝突時の粒子の変形・凝固時間を求め、変形時間は1〜3μs凝固時間は100〜400μsとなっており、変形過程は凝固過程に比べて遙かに短時間で完了していることが言える。2波長(λ_1=500nm,λ_2=700nm)の強度比から求めた温度変化から、凝固過程ではYSZの融点である3000Kでほぼ一定になっており、冷却速度は約10^6K/sであった。凝固時間は従来言われていた値よりも長く、冷却速度も小さいことが分かった。平成7年度は、粒子パラメータの相関関係及び変形・凝固に対する基板の材質や表面形状、基板温度の影響を系統的に調べていく予定である。

100 kw level ハ イ ブ リ ッ ド プ ラ ズ マ dissolve shot device に 単 a let shoot particle の - shape, solidification 挙 motion を system に べ る た め に open 発 し た measuring シ ス テ ム の で, particle velocity, particle size, に substrate conflict solution き の surface temperature variations を determination す る. Determination principle は, substrate on vision と substrate surface を に straight into れ た 2 つ の light フ ァ イ バ ー に よ り particle の ray を take り 込 み, substrate surface で は particle を の temperature measuring す る た め, radiation light を 2 つ の wavelength に spectral す る. こ れ を photoelectron raised times tube に よ り electric に 気 signal variations in rights of し, highest can decompose 10 ns の デ ジ タ ル オ シ ロ ス コ ー プ に よ り high-speed サ ン プ リ ン グ を line な い, そ の の time variations change や strength than な ど か ら の flight velocity and び の particle size, variations, solidification process の の particle surface temperature variations な ど の particle パ ラ メ ー Youdaoplaceholder0 find める. ハ イ ブ リ ッ ド プ ラ ズ マ の particle size in 63 ~ 88 microns の YSZ (Y_2O_3 stabilization ZrO_2) particle velocity distribution の を adjustable べ て, を 200 a DC current か ら 400 a ま で variations change さ せ た の when average particle velocity を determination し た. RF input が low が situation DC input dependence が large く く25m/s ら40m/sと variation た た. <s:1> れに in the case of high input force が of the RF, <s:1> DC current にほとん <s:1> depends on せず25m/s before and after であった. ま た substrate conflict の の particles - め を o · solidification time, - time は 1 ~ 3 mu s は solidification time of 100 ~ 400 mu s と な っ て お り, - に は during solidification process than べ て remote か に で over short time し て い る こ と が said え る. 2 wavelength (lambda _1 = 500 nm, lambda _2 = 700 nm) の strength than か ら o め た temperature variations change か ら, solidification process で は YSZ の melting point で あ る 3000 k で ほ ぼ certain に な っ て お は り, cooling speed about 10 ^ 6 k/s で あ っ た. The solidification time 従 従 is said to be われて た た value よ <s:1> <s:1> long く, the cooling rate <e:1> is small さ とが とが とが is small われて った った. 7 year は pp.47-53, particle パ ラ メ ー タ の phase masato masato and び - shape, solidification に す seaborne や の る substrate material surface shape, the substrate temperature の に を system tuning べ て い く designated で あ る.

项目成果

黒田健司,野本詞之,吉田豊信: "単一容射粒子の変形・急冷凝固過程のその場計測" 日本機械学会熱工学部門講演会講演論文集. No.940-55. 30- (1994)

Kenji Kuroda、Shibuyuki Nomoto、Toyonobu Yoshida：“单个射弹粒子的变形和快速凝固过程的原位测量”日本机械工程学会会议录，热工学部，No.940-55-（1994年） ）