マッシュ域における結晶の形態と組成の熱的制御

糖化区晶体形态和成分的热控制

• 批准号: 14750148
• 负责人: 義岡 秀晃
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Toyama National College of Maritime Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14750148/
• 关键词: 凝固; マッシュ域; 結晶成長; ミクロ組織; ミクロ偏析

本研究は,液固相変化を利用した材料製造で必須となるマッシュ域における結晶のミクロスケール構造(形態と組成)とマクロ伝熱との連成ならびにそれを基礎とした組織制御の可能性を追究したものである.前年度までの実験的知見を踏まえ,多成分系溶融液凝固のミクロ速度論を展開し,以下の知見を得た.(1)マッシュ域は,ミクロ組織の基盤が形成される前駆域と結晶の肥大化のもとで凝固が進行している成長域からなることが明らかとなった.以上の特徴的な2領域に分類されたマッシュ域のもとで熱的操作パラメータとしてのマクロ量と凝固によって発現されるミクロスケール構造との連成に対する考え方と問題点が示された.(2)前駆域を中心にマクロ・ミクロ連成の速度論を展開し,結晶の主軸間隔,横枝の間隔さらにはセル-デンドライト判定などのミクロ構造の予測に有効な新たな凝固モデルが提示された.(3)提示されたモデルによる計算機シミュレーションを通じて,ミクロレベルでの結晶の形態変化が,冷却速度,初期組成,壁面からの位置と関係づけて解析的に明らかにされるとともに,解析結果と実験による測定結果との比較により当モデルの妥当性が明らかにされた.(4)以上のモデルに成長域の挙動を組み込むことにより,組成分布(ミクロ偏析)をも記述し得るモデルに発展させた.モデルをベースにシミュレーションを行い,ミクロ偏析を最小にする初期組成が存在することなど,凝固層のミクロスケール構造の制御に有効となる操作パラメータが概ね明らかにされた.

In this study, the liquid-solid phase transformation is necessary for the production of materials. The structure (morphology) and the structure (composition) of the crystals are investigated. In the past year, the knowledge of solidification rate of multicomponent melt solution was developed, and the following knowledge was obtained. (1)The growth domain of the matrix is formed before the crystallization and solidification. The above characteristics are classified into two areas: the first is the hot operation, the second is the amount of solidification, the third is the structure, and the fourth is the connection. (2)The velocity theory of the crystal structure in the center of the front domain is developed, and the separation of the main axis and the lateral branch of the crystal is determined. (3)The results of analysis and comparison between the results of measurement and the results of analysis show that the crystal morphology, cooling rate, initial composition, wall surface and position of the crystal are different. (4)The above description describes the development of the growth domain and the composition distribution. In the early stage of solidification, the structure of solidification layer is controlled by the minimum segregation.

项目成果

Hayashi, Y., Yoshioka, H., Tada, Y.: "Microsoldification Process in Multicomponent System"Microscale Thermophysical Engineering. Vol.6No.4. 253-266 (2002)

Hayashi, Y.、Yoshioka, H.、Tada, Y.：“多组分系统中的微焊接过程”微尺度热物理工程。