多重材料モデルを用いた反応系の超流動解析

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TiAl,Ti_3Al,NiAl,Ni_3Alなどに代表される高融点金属アルミナイドの衝撃反応合成メカニズムに関しては、主として実験的検討ならびに考察により以下のシナリオの成立が明らかになりつつある。すなわち、(i)主として溶融アルミニュームがTi粒子中/Ti粒間等に不安定流動すること、反応開始条件となる。(ii)不安定流動後、高圧負荷状態下で、Alおよび高融点金属が液状化することにより、両者が超高速に機械的混合・均一化することが、衝撃誘起反応を引き起こし、持続させる駆動力となる。(iii)衝撃負荷後の急冷、残留温度等により、衝撃誘起反応により生成相は影響を受け、衝撃条件によっては、2次反応とも言うべき、衝撃支援反応をする。特に、(ii)に関しては、反応系では実験的に立証することが困難であるため、未反応系であるFe-Cu系の層状試料を用いて、機械的混合・均一化過程に関する実験を行った。その結果、衝撃速度を上昇させることによって、機械的混合が進み、マクロにはFeとCuとが均一分散に近い状態にまで均一化混合されることがわかった。上記の事象を解析的に記述するためには、オイラーモデルによる多重材料近似を用いた解析が必要となる。これは、(1)二次元において、2つ以上の材料及び相が相互作用を及ぼし、1節点あるいは1要素で複数の材料モデルを有しなければならないこと、(2)実験セル構造材あるいは自由空間(ボイドモデル表示)との相互作用も、(1)と同様に扱わなければならないこと、による。本研究では、2種類のオイラーコードを用いて、反応系および未反応系の解析を試みている。