電磁振動力を利用した金属組織微細化法の直接観察と溶融加工プロセスへの応用

点击翻译按钮获取中文摘要

これまでに、純銅(無酸素銅とタフピッチ銅)でも電磁振動により結晶粒が微細化されることが分かったが、実際に測定した結晶粒径は再結晶の影響を受けている可能性のあることが考えられた。これは電磁振動による微細化の傾向には影響を与えないものの、電磁振動の効果を直接調べるために、純アルミニウムと純マグネシウムの凝固過程にも電磁振動を印加し、結晶粒の微細化を試みた。純アルミニウムの場合、温度勾配が約3K/mmの条件では、99.99%と99.9%の純度では微細化が起こらず、99.7%に純度を下げて初めて微細化した。電磁振動による微細化の機構は、マイクロエクスプロージョンによるデンドライトの分断であると考えており、99.99%Alと99.9%Alのように純度の高い純金属の場合、容易に平滑界面凝固するため微細化しなかったのではないかと考えられる。99.7%Alでは、不純物が濃化することにより固液界面形態が平滑界面からセルあるいはデンドライトへと遷移し、微細化が可能になったと考えられる。従って、他の凝固条件を変えることで、固液界面形態がセルあるいはデンドライトにすることにより微細化できることが予想された。そこで、固液界面形態が乱れやすくなるように試料長手方向の温度勾配を約1K/mm以下と緩やかにしたところ、微細化する領域が格段に広がった。また、温度勾配が約3K/mmの条件では微細化しなかった純マグネシウム(99.9%)も約1K/mm以下にすることで微細化した。このことから、電磁振動による凝固組織微細化には固液界面の形状制御が重要であると考えられた。実際の固液界面形状を調べるため、凝固中の試料を急冷し、凝固時の固液界面形態を凍結させられないか検討する予定である。また、温度勾配が約1K/mm以下の条件での99.99%Alと99.9%Alで微細化が起こるかどうかも調べる予定である。