微小重力下における偏晶合金の一方向凝固 第2報:ミクロ組織

Abstract

A monotectic alloy solidified under the normal gravity separates into two liquid phases, and the denser liquid phase is condensed at the lower part. Hence it is difficult to make practical materials from monotectic alloys under the normal gravity. However, it is expected that the solidification structure from a homogeneously diffused liquid phase can be formed under microgravity. So far the solidification phenomenon of a monotectic alloy Zn-10 percent Pb has been studied under microgravity. In this report, the microscopic structure of a monotectic alloy after solidification was investigated. It was found that the cooling behavior observed in an experiment under the normal gravity was reproduced under microgravity. The distribution of the lead phase in the transition from gravity to microgravity was found to vary with that corresponding to the transition from microgravity to gravity. The lead phase, separated in two phases under microgravity, diffused and grew at the monotectic reaction temperature. It was observed that, when some gravity was introduced in the microgravity environment, the lead phase started coalescence.

重力下で凝固させた偏晶合金は2液相に分離し、密度の大きい液相が試料下部に沈降し、上下2相に分離した組織となる。このため、偏晶合金を重力下で実用材料とすることは一般に困難であるが、無重力下では分離液相が均一分散した凝固組織となることが期待できる。これまで、偏晶合金であるZn-10%Pb合金の微小重力下での凝固現象を検討してきたが、本報告では、今回の実験において成功した微小重力下での温度測定を含め、偏晶合金の凝固後の分離液相のミクロ組織について検討した。その結果以下のことがわかった。重力環境で行った実験の冷却挙動を微小重力環境でも同じように再現できた。鉛相の分布は重力環境から微小重力環境への遷移、さらに微小重力環境から重力環境への遷移に対応して変化することがわかった。微小重力環境で2液相分離した鉛相が偏晶反応温度で捕捉された鉛相は拡散成長するが、微小重力環境に少しでも重力環境が入ると鉛相の合体が見られることになる。