局所溶融化・マイクロメルトグロース法による規則性単結晶多結晶材料の創製

通过局部熔化/微熔生长方法制备规则单晶多晶材料

基本信息

批准号：
21656196
负责人：
宮原広郁
金额：
$ 2.05万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2010
项目状态：
已结题

项目摘要

重力鋳造法を始めとした溶融状態からの素材の加工成形法は,特に複雑形状の大型製品の製造に用いられるが,金属製品の小型化に伴い,高速の成長速度でかつ緻密に制御される新たな材料加工プロセス法の開発が望まれている背景から,本研究では,落下中または冷却媒体中で種々の溶融合金を核生成・凝固させ,粒径の均一な微粒子を作製するとともに,得られた粒子の組織,過冷度および粒径分布を調査し,装置パラメータとの関連性を評価することにより,マイクロサイズ粒子の凝固技術を確立することを目標とした.まず,試料加熱部,ピエゾアクチュエータ,真空廃棄系をもつ均一液滴噴霧器について,Sn-20mass%Bi合金粒子のアスペクト比および粒子径分布に及ぼす操作パラメータの影響について調査した.溶融金属を一定速度で押し出すノズル部と振動伝達シャフト間の距離は1mm以下の臨海値以下では気泡の混入,振動の伝達不良,溶湯の供給不足により,均一な粒子が得られない事を明らかにした.続いて,ピエゾアクチュエータの設定周波数を変化させたところ50Hz以下では球状の試料内にアスペクトが3.0を越えるワーム状の粒子が混在するため,100Hz程度の高い周波数が必要であることを示した.さらに,ノズル径が0.3mmを越えると表面張力と重量のバランスがくずれ,アスペクト比1.5を越える楕円状になることを示した.また,溶融Sn合金を凍結したところ,本装置で得られる粒子の冷却速度は冷却媒体としてシリコーンオイルを用いると7.5～8.4K/sの極めて速い冷却となり,このとき試料外部から内部に向かって結晶が成長することを明らかにした.さらに,純水を用いると組織は共晶が多くなり,SnおよびBiがファセット系合金であることから,状態図におけるCoupled Zoneの領域が広くなることに起因する可能性を見出した.

来自熔融状态的材料的加工方法（例如重力铸造）特别用于制造具有复杂形状的大型产品，但是随着金属产品的微型化，需要高增长率密集控制的新材料处理过程。在这项研究中，各种熔融合金在掉落或冷却介质中被核定并固化，产生具有均匀粒径的细颗粒，并研究了所获得颗粒的结构，过冷和粒度分布。目的是通过评估与放置参数的关系来建立微化粒子的固化技术。首先，对于带有样品加热部分的均匀液滴喷雾器，一个压电执行器和真空废物系统，我们研究了操作参数对SN-20MASS％BI合金颗粒的纵横比和粒度分布的影响。喷嘴部分以恒定速度挤出熔融金属的距离和振动透射轴的海拔1毫米以下。，1。此外，揭示了由于包含气泡，振动不良和熔融金属供应不足而无法获得均匀的颗粒。接下来，当更改压电驱动器的设定频率时，表明在50 Hz或以上，在球形标本中混合了超过3.0的蠕虫样颗粒，因此需要大约100 Hz的高频。 Furthermore, when the nozzle diameter exceeds 0.3 mm, the balance between surface tension and weight is distorted, and the aspect ratio is 1. It was shown that the molten Sn alloy was frozen, and the cooling rate of the particles obtained in this device was extremely fast cooling from 7.5 to 8.4 K/s when silicone oil was used as the cooling medium, and crystals grew from the outside of the sample towards the inside.此外，当使用纯净水时，结构更加共晶，而SN和BI是基于方面的合金，因此在相图中耦合。我们发现这可以归因于更广阔的区域。