FZ法(Floating Zone Method) を用いて超伝導体の
単結晶を作成しています。
供給原料は、粉末の薬品類を静水圧プレスで円柱状に
押し固め、さらにその後、縦に吊るして雰囲気炉中で
焼成させることにより作成しています。
この出来上がった供給原料が、まっすぐであれば問題は
無いのですが、どうしても曲がってしまうのです。
グニャグニャと曲がっているのではなく、しなっている
ような感じです。
よく見ると、静水圧プレスをして押し固めた時点で
既に微妙に緩やかなカーブを描いているのです。
サンプルを焼成することによりこの曲がり具合が
増幅されていると自分では考えているのですが。

原因は一体なんなんでしょうか。また、対処法などが
ありましたら、ぜひ教えてください。お願いします。

A 回答 (3件)

shopboyさん、こんにちは。


超伝導材料は全く素人ですが、圧粉/静水圧プレス/焼成には多少の経験がある者です。
ただしこれまでに反り・曲がりをあまり経験していないため、ズバリの対策は申し上げられなくてすみません。以下は「こういう手も、解決策として試す価値がある」くらいでお読み下さい。

まず静水圧プレス中の反りですが、型への粉の詰め方に不均質がある可能性が考えられます。手軽に試せる対策としては「粉を十分にほぐす」「ほぐした後に篩いにかける」があります。
「スプレードライヤで粉末をいったん顆粒にし、それを型に詰める」方法もありますが、装置が大掛かりなのと、専用機でない限りコンタミネーションを避けられないこと、1回あたりまとまった量の粉末を用意しなくてはならないなどでラボレベルですと向きません。

焼成中の反りは、静水圧プレス後の不均質がさらに拡大されて生じることもありますが、炉内の温度不均一で生じることもあります。もし一度にたくさんの成形体を炉に入れているのでしたら、本数を減らして温度が比較的均一な領域(大抵は炉の中心付近)だけを使うことで改善される可能性はあります。
「詰め粉」をする方法もあります。成形体を適当な容器(焼成に堪えうるもの)に入れ、成形体と同じような組成の粉末を容器との隙間に詰めて(容器ごと)焼成するものです。温度分布の均一性が改善されますので、反りや曲がりが小さくなる可能性があります。

圧粉体をいかに均一に焼成するか、形状を安定させるかは窯業の分野において古くから取り組まれてきた問題です。お近くの図書室・資料室で窯業やセラミックス分野の書籍があればパラパラとめくってみてください、参考になる情報が見つかると思います。(最新のファインセラミックスを扱った本でなく、茶碗や花瓶などの焼成法についても扱った古めの本を探すのがポイントです)
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 プレスした成形体の密度分布と、焼成時の温度ムラがが原因と考えられます。


 どのような静水圧プレスか分からないので、詳しくアドバイスできませんが、小型の装置であるほど、均一にはプレスできていないでしょう。但し、成型体密度を測定して、これが焼成体密度に対してある値まで上がっていれば、焼成時の密度差は少ないはずです。金型プレスした成型体を更に高圧で静水圧プレスするのも、一つの方法です。静水圧プレスのゴム材質も、FZ原料のように小さいものですと影響があるかも知れません。実験で私たちは、下品な話かも知れませんが、このゴムにコンドームを使用していました。粉は、金型またはゴム型を振動させながら充填した方が良いでしょう。この装置は、実験器具のカタログに大抵掲載されています。但し、振動が強いと、原料の粉体が密度、大きさにより送別されてしまう可能性があります。木槌で叩きながら充填する方法もあります。

 焼成体の変形は、他の方も述べていらっしゃるように、殆ど焼成時の温度ムラに起因するでしょう。成型体が直接ヒーターの輻射熱を受けないようにするだけでも、かなり改善されます。詰粉は有効な方法ですが、超伝導材料の場合採用には十分な検討を有すると思います。例えば、アルミナ管の中に入れて焼成する等と言う手法は、如何でしょうか?

 最悪曲がってしまう場合、曲がった焼成体を加工機で研削すると云う力業も在ります。安い卓上旋盤に焼成体を取り付け、乾式のダイヤモンドホイール、面倒ならタングステンカーバイトのチップで削ってしまえば、真っ直ぐな焼成体が出来ます。

 CZ法は、FZ法同様にMelt Growthですから超伝導単結晶が出来るかも知れませんが、手法の違いによる(装置の作成、条件の決定、坩堝材質の選定、坩堝からのコンタミ、コングルエント又はストイキオか等)問題点が発生する可能性もあります。現在、FZ法を採用しているなら、そのままで結晶育成した方が、早く結晶が得られるでしょう。

 以上、なんか取り留めのない文章ですが、ご参考になれば幸いです。
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セラミックの焼結が参考になると思いますが・・・とりあえず私なりの考察を書きます。


仮定として、
1.詰め込んだ時は直線
2.静水圧で加圧したときに若干湾曲している
とするならば、加圧後は密度分布が出ている可能性があります。
密度分布が出ているなら、その後焼結すればその湾曲が増大するのはすぐわかると思います。
もしこれが原因なら、原料を詰め込む際に超音波を当てるなどをして、分布を無くす事で対策が打てると思います。

・・・CZ法では作れないんですか?

この回答への補足

超音波?超音波で密度分布を解消できるんですか?超音波というと、めがねを洗浄するときに使う、あの装置を思い出すのですが、あのような装置でも可能なんですか?

CZ法…ですか。CZ法というのははじめて聞きました。おそらく、うちのボスもCZ法というのは想定していないと思います。

補足日時:2001/05/12 20:48
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初めて利用します。

小学3年生の娘が、2学期末の漢字のまとめテストで不合格となり、
(50問ずつ5回の問題に90点以上を3回とったら合格)
北海道なので20日以上ある冬休み中、
毎日漢字ドリルのページ一枚にのっている10個の漢字を
ノートに書き写す宿題がだされました。
ドリルには
「漢字」
「音・訓」
「画数」
「部首」
「熟語」3~4種類
が載っていますが、
「熟語を3回ずつ書く」という指示以外
細かくどのようにやるか・・・という説明がなかったのか
娘は部首は書かずにドリルの形式を写し、熟語4種類を4回ずつ書いていました。
(自分なりに頑張ろうと量を増やしたようです)

それでは、大事な部分が抜けていると思い、

部首を明記
熟語の読みも書く
練習の回数は3回に減らす

と、量を減らして質をあげる工夫をアドバイスしました。


毎日一生懸命取り組んでいますが、所要時間は50分はかかり
全員にだされているプリント学習に手が回りません。

娘は、冬場のスポーツをやっているので休み中も毎日朝から夕方まで
練習に励んでおり、お正月明けからは大会もあり、
冬休みだからといって家でゴロゴロしている生活ではありません。
本人はその為に冬に備えて過ごしてきているので、
練習や大会を減らす事はできません。

それだけに、限られた時間で冬休み中は2月に受ける漢字検定の勉強や
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この漢字の宿題に時間と労力をとられてしまっています。

担任の先生は男性の新卒教員で、1学期の漢字テストの際も
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先生のこの宿題の出し方は
我が子だけでなく、漢字が苦手な子が更に嫌いになるだけのような気がして
このやり方がとても心配です。
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今後の勉強法を工夫するためにも、
漢字が苦手な子への補習の勉強法を教えていただければと思います。

よろしくお願いします。

初めて利用します。

小学3年生の娘が、2学期末の漢字のまとめテストで不合格となり、
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ノートに書き写す宿題がだされました。
ドリルには
「漢字」
「音・訓」
「画数」
「部首」
「熟語」3~4種類
が載っていますが、
「熟語を3回ずつ書く」という指示以外
細かくどのようにやるか・・・という説明がなかったのか
娘は部首は書かずにドリルの形式を写...続きを読む

Aベストアンサー

NO2です。
ご丁寧なお礼の文を有難うございます。
宿題はおそらく、下記の様な図ではないかと思いますが、宜しいでしょうか?

熟語と合わせて覚えるというのは少し大変かもしれませんね。熟語は複数の文字の意味を理解できて初めて成り立つものなので(例外も多数ありますが)、1つ1つの文字の意味の理解が重要になります。
個人的には1文字ずつ取り上げていった方が良い気もしますが。

3回×4種類の熟語を書くという事ですね。メインの漢字は12回書く事になりますが、熟語として捉えると3回だけですから、反復回数としてはあまり多い方では無い様に思えます。故に理解・記憶させるには、かなり丁寧な説明が必要になりそうです。

時間は掛かると思いますが、その文字1つ1つの意味を理解しながら進めた方がいいんでしょうね。
でないと、ただの作業になり兼ねないので、宿題をする本人も苦痛しか感じないかもしれません。
今回の漢字に限らず、勉強が楽しいものと感じるようになれば、学習意欲が大きくなるので、お子さんの様子を見て、好みそうな学習プランを立ててあげるといいでしょう。

NO3の方の回答の様に遊びの要素があった方がいいかもしれません。
(具体的には雑誌で見かける漢字クロスワードパズルの様なもの)

まとめますと
・宿題は現状のまま進めていく。
・宿題とは別に勉強をして漢字の理解力を深める。
・本人が苦痛に思わないように、遊び(ご褒美)などの要素を加えた勉強法をする。

あまり具体的ではないですが、参考程度に読み流してください。

NO2です。
ご丁寧なお礼の文を有難うございます。
宿題はおそらく、下記の様な図ではないかと思いますが、宜しいでしょうか?

熟語と合わせて覚えるというのは少し大変かもしれませんね。熟語は複数の文字の意味を理解できて初めて成り立つものなので(例外も多数ありますが)、1つ1つの文字の意味の理解が重要になります。
個人的には1文字ずつ取り上げていった方が良い気もしますが。

3回×4種類の熟語を書くという事ですね。メインの漢字は12回書く事になりますが、熟語として捉えると3回だけですから、反...続きを読む

Q全圧、分圧

体積1.12Lの容器にN2=7.0g、H2=1.0g、Ar=10gからなる0℃の混合気体が入っている。これらすべて理想気体であるとして、次の問いに答えよ。 ただし、原子量H=1.0、N=14、Ar=40、気体定数8.31×10^3Pa・L/(K・mol)とする。
1容器内のN2、H2、Arの分圧はそれぞれ何Paか。
2容器内の混合気体の全圧は何Paか。

N2=7.0g、H2=1.0g、Ar=10gなので、
N2=0.25mol、H2=0.5mol、Ar=0.25mol
よって気体全体のmol数は1mol
PV=nRTより
P×1.12=1×8.31×10^3×273

N2:H2:Ar=1:2:1(mol比)なので

とここまでは分かるのですが
P(N2)=5.08×10^5Pa,
P(H2)=1.02×10^6Pa,
P(Ar)=5.08×10^Pa
はどう出したのでしょうか。

Aベストアンサー

こんばんは。

N2の分圧をPN2、H2の分圧をPH2、Arの分圧をPAr、
と置きます。

混合気体の状態方程式は、各種類の分子の分圧ごとに立てることができます。 ← 重要!!!
つまり、
PN2・V = 7.0/28 × RT
PH2・V = 1.0/2.0 × RT
PAr・V = 10/40 × RT
です。
3種類の気体が力を合わせて周りを押すので、分圧の合計が全圧になるわけです。

PN2 = 7.0/28 × RT/V
PH2 = 1.0/2.0 × RT/V
PAr = 10/40 × RT/V

ここで、
RT/V = 8.31×10^3[Pa・L/(K・mol)] × 273[K]/(1.12[L])
 = 2.03×10^6 [Pa/mol]

よって、
PN2 = 7.0/28 [mol] × 2.03×10^6 [Pa/mol]
 = 5.08×10^5 [Pa]

PH2 = 1.0/2.0 [mol] × 2.03×10^6 [Pa/mol]
 = 1.02×10^6 [Pa]

PAr = 10/40 [mol] × 2.03×10^6 [Pa/mol]
 = 5.08×10^5 [Pa]


もちろん、あなたが考えたとおり、全圧を求めてから、モル数の比で、
全圧の1/4 : 全圧の1/2 : 全圧の1/4
と分配しても、同じ答えに行き着きます。

ただし、題意は、3つの分圧を求めてから全圧を求めるということですので、
分圧を先に計算するんでしょうかね。


以上、ご参考になりしたら幸いです。

こんばんは。

N2の分圧をPN2、H2の分圧をPH2、Arの分圧をPAr、
と置きます。

混合気体の状態方程式は、各種類の分子の分圧ごとに立てることができます。 ← 重要!!!
つまり、
PN2・V = 7.0/28 × RT
PH2・V = 1.0/2.0 × RT
PAr・V = 10/40 × RT
です。
3種類の気体が力を合わせて周りを押すので、分圧の合計が全圧になるわけです。

PN2 = 7.0/28 × RT/V
PH2 = 1.0/2.0 × RT/V
PAr = 10/40...続きを読む


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