溶融池の凝固組織形成過程における二重拡散対流の影響

摘要

溶接時の溶融他における凝固組織，偏析の分布を考える際には凝固過程における対流現象を考慮する必要がある.2元系融液内では側面からの冷却に起因する熱対流と共に凝固に伴う潜熱の放出と固液界面における溶質再分配がもたらす二重拡散対流と呼ばれる自然対流現象が，多重流れ構造を形成することが知られており，これが凝固組織の成分濃度変調を生じる可能性がある.ここで，高温かつ不透明な溶融金属の流動現象を考察する場合，アナロジー（相似性）に基づいた水溶液の凝固実験が有効である．本研究は模擬流体にNH_4Cl-H_2O，金属にSn-Pb合金を使用し，凝固中の水溶液流動の可視化実験，溶融金属の凝固実験（凝固組織観察）及び数値計算を通して，二重拡散対流が金属凝固組織に及ぼす影響について議論を行うものである.今回，溶融金属が亜共鼠過共晶組成の場合について，側方より静的凝固する際の二重拡散対流形成過程について数値的に検討した．