相選択基準を考慮した凝固過程のミクロ/マクロモデリング

本研究では,凝固する際生成される相の選択基準を明示し,形態(平滑・セル・デンドライト)先端の温度・濃度・形状を予測するミクロモデルと系全体の温度・濃度場を考慮したマクロモデルを連成させ,検討する。特に急速凝固時に問題となることが明らかにされつつある熱デンドライトを解析し,生成相の選択基準・偏析予測・組織予測を明らかにし,急速凝固法の定量的制御の発展に資する,ことを目的にした。包晶系合金のFe-Ni二元合金,希土類磁石Nd-Fe-B合金を対象に,急速凝固時の過冷度が大きくなると安定相以外の相が生成可能となり,熱力学的には生成可能であっても,どの相が,界面温度がどのくらいで生成するかについては検討した。特に局所平衡からのずれが生じ,凝固条件に対応した界面温度・界面の濃度を決定する必要がある場合にも対応した解を求めた。また,近似解析解を求めた。特に金属間化合物の生成する問題に対しては新たな解析であり,今後の展開が期待される。また,急冷粉末の凝固過程を解析し,熱デンドライトが成長すると考えられる凝固速度領域に対しても解析を進めた。高度に連成した問題に対し,生成相予測・形態予測・偏析予測を行うミクロモデルを展開した。

本研究では,凝固する際生成される相の選択基準を明示し,形態(平滑・セル・デンドライト)先端の温度・濃度・形状を予測するミクロモデルと系全体の温度・濃度場を考慮したマクロモデルを連成させ,検討する。特に急速凝固時に問題となることが明らかにされつつある熱デンドライトを解析し,生成相の選択基準・偏析予測・組織予測を明らかにし,急速凝固法の定量的制御の発展に資する,ことを目的にした。包晶系合金のFe-Ni二元合金,希土類磁石Nd-Fe-B合金を対象に,急速凝固時の過冷度が大きくなると安定相以外の相が生成可能となり,熱力学的には生成可能であっても,どの相が,界面温度がどのくらいで生成するかについては検討した。特に局所平衡からのずれが生じ,凝固条件に対応した界面温度・界面の濃度を決定する必要がある場合にも対応した解を求めた。また,近似解析解を求めた。特に金属間化合物の生成する問題に対しては新たな解析であり,今後の展開が期待される。また,急冷粉末の凝固過程を解析し,熱デンドライトが成長すると考えられる凝固速度領域に対しても解析を進めた。高度に連成した問題に対し,生成相予測・形態予測・偏析予測を行うミクロモデルを展開した。