一方向凝固におけるニッケル基合金の単結晶化過程

镍基合金单向凝固单晶过程

• 批准号: 06750758
• 负责人: 松木 一弘
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 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/grant/KAKENHI-PROJECT-06750758/
• 关键词: 一方向凝固; ニッケル基合金; 単結晶合金; 優先成長方位; 等軸晶; 柱状晶; デンドライト; シミュレーション

本研究の目的は,一方向凝固過程においてニッケル基合金の結晶がどのように選択されて、単結晶化されていくかという機構を明かにすることである。そこで、純ニッケル、ニッケルとアルミニウムおよびクロムの固溶体を、セレクターを用いた一方向凝固法により単結晶化させた。得られた円柱状の鋳物は水冷チル板を接したスタータ部、セレクター部および単結晶部からなる。結晶の選択、優先成長を観察するため、スタータ部に存在する結晶について検討を行ない、以下のようなことを明らかにした。(1)スタータ部は等軸晶および柱状晶粒から成り、ランダム方位を有する等軸晶粒は生成と消滅を繰り返しつつ、凝固の進行と共にその数は減少した。一方、等軸晶から柱状晶粒への遷移領域で猛烈な結晶選択が生じた。(2)柱状晶域において、ある結晶が隣接結晶を侵食して優先成長するか否かは、各結晶相互間でのデンドライトの方位関係によって定まり、必ずしも凝固方向と<001>が一致した単結晶は得られなかった。(3)セレクターの役割は、セレクター直下に位置し、その占める面積が最も大きい結晶を選択することである。さらに、デンドライト成長をシミュレートする結晶粒形状モデルについても検討した。以下、その手順について述べる。デンドライト先端を結んでできる面を用いてデンドライト粒を定義した。結晶核の初期形状を半球状とし、球面上に一定数の成長点を仮定した。各結晶は成長点での法線ベクトル方向に成長し、成長速度は直交する3つのデンドライト方向(<100>)の速度の法線ベクトル成分として求めた。ある結晶の成長点が、別の結晶あるいは鋳型壁と衝突した場合、その結晶の成長を停止させた。計算には、熱移動、元素の拡散および再分配、凝固、デンドライト粒成長、結晶粒の衝突を組み込み、結晶粒形状の変化を予測する方法を確立した。現在、本シミュレーションの高精度化中である。

は の purpose, this study direction solidification process に お い て ニ ッ ケ ル alloy crystallization の が ど の よ う に sentaku さ れ て, 単 crystallization さ れ て い く か と い う institutions を Ming か に す る こ と で あ る. そ こ で, pure ニ ッ ケ ル, ニ ッ ケ ル と ア ル ミ ニ ウ ム お よ び ク ロ ム の solid solution を, セ レ ク タ ー を with い た direction solidification method に よ り 単 crystallization さ せ た. Have ら れ た has drifted back towards &yen; columnar の where content は water-cooled チ ル plate を meet し た ス タ ー タ department, セ レ ク タ ー department お よ び 単 crystallization of か ら な る. Crystallization の sentaku, priority growth を 観 examine す る た め, ス タ ー タ department に exist す る crystallization に つ い て 検 line for を な い, the following の よ う な こ と を Ming ら か に し た. Department (1) ス タ ー タ は isometric お よ び columnar grain か ら り, ラ ン ダ ム bearing を have す る equiaxed grain は generated と eliminate を Qiao り return し つ つ and solidification to と の に そ の reduced は し た. One side, equiaxy grains ら columnar grains へ <s:1> migration field で intense な crystallization selection 択が generation じた. (2) the domain of the columnar crystal に お い て, あ る crystallization が 隣 after crystallization を essentially し て priority growth す る か no か は, the crystallization between で の デ ン ド ラ イ ト masato is の azimuth に よ っ て set ま り shall ず し も direction solidification と < 001 > が consistent し た 単 crystallization は must ら れ な か っ た. (3) セ レ ク タ ー の cut は, セ レ ク タ に ー straight down position し, そ の of め る area が も most big き い crystallization を sentaku す る こ と で あ る. さ ら に, デ ン ド ラ イ ト growth を シ ミ ュ レ ー ト す る crystal grain shape モ デ ル に つ い て も beg し 検 た. The following is a continuation of に そ て て て べる. デ ン ド ラ イ ト apex を "ん で で き を る surface with い て デ ン ド ラ イ ト grain を definition し た. The initial shape of the crystal nucleus <s:1> is を hemispherical と, and on the spherical surface, there are に a certain number of <s:1> growth points を仮 a fixed <s:1> た. The crystallization は where で の normals ベ ク ト ル direction に し growth, growth speed は rectangular す る 3 つ の デ ン ド ラ イ ト direction (< 100 >) の speed の normals ベ ク ト ル composition と し て o め た. The growth point of ある crystallization <s:1> is が, the crystallization of other <s:1> is ある, the casting wall is と in conflict with た, the growth of そ <s:1> crystallization <e:1> is を stopped させた. Computing に は, hot mobile, element の company, scattered お よ び redistribution, solidification, デ ン ド ラ イ ト grain growth, grain の group conflict を み 込 み, crystal grain shape の variations change を be す を る method established し た. Now, this シ, ュレ, ュレ, ショ, <s:1> is being made more precise である.