ガスアトマイズ粉末内部の気孔形成メカニズム解明と気孔形成の抑制

阐明气雾化粉末内部的孔隙形成机制并抑制孔隙形成

基本信息

批准号：
21H01663
负责人：
吉年規治
金额：
$ 11.15万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01663/
关键词：
Gas-atomized powder porosity synchrotron X-ray computed tomography hydrogen gas-atomized powder

项目摘要

1年目には合金の種類による差異を明らかにする目的で，主成分の異なる合金系を用いて差異を調査したが，2年目は，主成分は同じであるが含まれる成分比の異なる合金組成により内部気孔量やその形態が異なるかどうかについて調査を行うことを目的とした．そこで，Cu合金を用いて融点，液相線温度，固液共存温度域の異なる複数の成分組成の合金を作製し，その後ガスアトマイズ法により粉末化を行った．得られた粉末試料を放射光X線CTにより内部気孔の直接観察を行った．CTにより得られた3次元モデルの解析にはより観察領域を広くすることが必要であると考えられたため，画像解析アルゴリズムを新たに構築し，短時間で効率よくより大きな対象領域を解析できるようにした．具体的には，断面画像中に含まれるアーチファクトに起因するコントラストを補正する処理や，輪郭の明瞭化処理などを新たに加え，精度の向上と同時に処理効率の大幅な増強を図った．これらの解析の結果から，内部に含まれる気孔の量はその成分組成の違いにより大きな差が見られることが確認され，また気孔の寸法にも差が見られた．今後は得られた粉末粒子および気孔の寸法・形状などの情報からその形成メカニズムに関わる要素を検討する予定である．ガスアトマイズ装置については，2022年度中に東北大学から九州大学へ移設を行い，より高い頻度でアクセスできるようになった．また，装置の仕様については，水素ガスを混合したガスを取り扱えるように1年目に導入した酸素濃度計に加えて，露点計の導入を行い噴霧ガス中の酸素分圧と水分子分圧比の測定も行える仕様とした．

在第一年，使用具有不同主要成分的合金系统研究了差异，以根据合金的类型来澄清差异，但是在第二年，目的是研究内部孔体积及其形态是否由于具有相同主组件的合金组成而导致的，但成分比不同。因此，使用Cu合金制备具有不同熔点，液体温度和固液共存温度范围的CU合金，然后使用CU合金进行固体并存温度范围，然后使用气雾化粉化。通过同步辐射X射线CT直接观察到获得的粉末样品。人们认为，必须扩大观察区域以分析CT获得的3D模型，因此我们已经构建了一种新的图像分析算法，以在短时间内有效地分析较大的目标区域。具体而言，添加了诸如由横截面图像中包含的伪影引起的纠正对比和清除轮廓的新过程，从而提高了准确性，同时又显着提高了处理效率。这些分析结果证实，由于成分组成的差异，其中包含的孔量在很大程度上有所不同，并且孔径也有所不同。将来，我们计划根据信息的大小和形状来检查构成机制所涉及的因素，例如获得的粉末颗粒和孔的形状。至于气体雾化装置，它在2022财政年度从东北大学转移到九州大学，以更高的频率访问气体雾化装置。此外，关于设备的规格，除了第一年引入的氧气浓度表外，还引入了它来处理与氢气混合的气体，并引入了DEW点计，以允许测量喷雾的气体中的氧部分压力，并允许水分子部分压力比。