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金属ガラスの電子構造解析による相安定化機構の解明

Research Project

Project/Area Number 15074207
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

竹内 恒博 (2005-2007)  Nagoya University, エコトピア科学研究所, 准教授 (00293655)

水谷 宇一郎 (2003-2004)  名古屋大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00072679)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 水谷 宇一郎  豊田理化学研究所, フェロー (00072679)
曽田 一雄  名古屋大学, 大学院・工学研究科, 教授 (70154705)
佐藤 洋一  愛知教育大学, 教育学部, 教授 (20024094)
長谷川 正  名古屋大学, 大学院・工学研究科, 教授 (20218457)
竹内 恒博  名古屋大学, エコトピア科学研究機構, 講師 (00293655)
Project Period (FY) 2003 – 2007
Project Status Completed (Fiscal Year 2007)
Budget Amount *help
¥51,000,000 (Direct Cost: ¥51,000,000)
Fiscal Year 2007: ¥8,500,000 (Direct Cost: ¥8,500,000)
Fiscal Year 2006: ¥8,500,000 (Direct Cost: ¥8,500,000)
Fiscal Year 2005: ¥8,500,000 (Direct Cost: ¥8,500,000)
Fiscal Year 2004: ¥20,400,000 (Direct Cost: ¥20,400,000)
Fiscal Year 2003: ¥5,100,000 (Direct Cost: ¥5,100,000)
Keywordsバルク金属ガラス / 電子構造 / エントロピー / 自由エネルギー / Hume-Rothery安定化機構 / 光電子分光 / クラスター計算 / バンド計算 / LMTO-ASAバンド計算 / クラスター計 / バルクアモルファス / 電子状態密度 / 結晶構造解析 / 熱分析 / 金属ガラス / 相安定性 / ヒューム・ロザリー則 / 擬ギャップ / 過冷却液体
Research Abstract

バルク金属ガラスは、高強度機械材料、耐摩耗性コーティング材料、超軟磁性バルク材料などへの応用が期待されている。それぞれの用途に最適化されたバルク金属ガラス材料を設計する為には、安定化機構を解明し、機能を最適化する材料設計指針を構築することが必須である。これまでに行われてきた研究では、バルク金属ガラスの安定性に関して熱力学的に考察されているに過ぎず、材料設計指針を構築する為の情報の蓄積が不十分であると判断される。バルク金属ガラスの安定性を完全に理解する為に、微視的な安定化機構を解明する研究が強く望まれる。本研究では、バルク金属ガラスの安定化機構を電子論的観点から解明することを目的としている。
平成18年度までに実施した研究により,バルク金属ガラスに共通する特徴として,(1)低い内部エネルギーを生み出す共有結合性で特徴づけられるクラスターが構造ユニットとして存在すること,(2)それらが内部エネルギーを増大させることなくランダムネットワークを組むことでエントロピーを増大させていることを明らかにした.(1)および(2)の特徴は,低自由エネルギーを実現させ,金属ガラス構造の安定化を導いていると結論した.
平成19年度に行った研究では,上記の知見を用いて,より安定な金属ガラスの創成を目指した.Pd-Ni-P系において内部エネルギーを上昇させることなくエントロピーのみを増大させるように元素置換を行ったところ,結晶化温度を数十℃上昇させることに成功した.この実験事実により,我々が主張する金属ガラス安定化機構が正しいことを証明することができたと考えている.

Report

(5 results)
  • 2007 Annual Research Report
  • 2006 Annual Research Report
  • 2005 Annual Research Report
  • 2004 Annual Research Report
  • 2003 Annual Research Report
  • Research Products

    (36 results)

All 2008 2007 2006 2005 2004 Other

All Journal Article (24 results) (of which Peer Reviewed: 7 results) Presentation (6 results) Publications (6 results)

  • [Journal Article] Electronic Structure and Stability of the Pd-Ni-Cu-P Metallic Glasses2008

    • Author(s)
      D. Fukamaki, T. Takeuchi, K. Soda, M. Hasegawa U. Mizutani H. Sato
    • Journal Title

      Bulk Metallic Glasses 2007, edited by J. Schroers, R. Busch, N. Nishiyama, M. Li (Mater. Res. Soc. Symp. Proc. Volume 1048E, Warrendale, PA, 2007) 1048E(印刷中)

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      T. Takeuchi, D. Fukamaki, H, Miyazaki, K. Soda, M. Hasegawa, H. Sato, U. Mizutani
    • Journal Title

      Materials Transactions 48(6)

      Pages: 1292-1298

    • NAID

      10019486297

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    • Author(s)
      T. Takeuchi, D. Fukamaki, H, Miyazaki, K. Soda, M. Hasegawa, H. Sato, U. Mizutani
    • Journal Title

      Materials Science and Engineering A 499-451

      Pages: 599-604

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      M. Hasegawa, K. Soda, H. Sato, T. Taketomi, T. Takeuchi, H. Kato, U. Mizutani
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      Journal of Alloys and Compounds 434-435

      Pages: 149-151

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      M. Hasegawa, T. Takeuchi, K. Soda, H. Sato, U. Mizutani
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      Pages: 2048-2053

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    • Journal Title

      粉体及び粉末冶金 54

      Pages: 754-760

    • NAID

      10019983343

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      AIP Conference Proceeding 879 SYNCHROTRON RADIATION INSTRUMENTATION, Ninth International Conference on Synchrotron Radiation Instrumentation. 879

      Pages: 1821-1824

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      Materials Science Forum 539-543

      Pages: 2048-2053

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      M.Hasegawa, M.Takeuchi, H.Kato, S.Yamaura, A.Inoue
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      Pages: 106-108

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      中野さくら, 竹内恒博, 曽田一雄, 長谷川正, 水谷宇一郎, 佐藤洋一, 伊藤恵司, 福永俊晴
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      粉体及び粉末冶金 第53巻 第1号

      Pages: 100-106

    • NAID

      130000055827

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      鈴木孝治, 官崎秀俊, 曽田一雄, 竹内恒博, 長谷川正, 佐藤洋一, 水谷宇一郎
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      粉体及び粉末冶金 第53巻 第1号

      Pages: 107-110

    • NAID

      130000055828

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      T.Takeuchi, S.Nakano, K.Soda, H.Sate, M.Hasegawa, U.Mizutani, K.Itoh, T.Fukunaga
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      Pages: 2791-2798

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      M.Hasegawa, T.Taketomi, H.Kato, T.Takeuchi, U.Mizutani, A.Inoue
    • Journal Title

      Materials Transactions 46・12

      Pages: 2785-2790

    • NAID

      10017149866

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      JOURNAL OF PHYSICS-CONDENSED MATTER 16(45)

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      The sixth international bulk metallic glass conference
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      International conference center西安,中華人民共和国
    • Year and Date
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    • Year and Date
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      日本金属学会2007年秋期講演大会
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      岐阜大学
    • Year and Date
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      K. Soda, S. Ota, H. Miyazaki, M. Inukai, M. Kato, S. Yagi, T. Takeuchi, M. Hasegawa, H. Sato, U. Mizutani
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      15th international conference on vacuum ultraviolet radiation physics (VUV15)
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    • Year and Date
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      竹内恒博
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      特定領域研究『バルク金属ガラスの材料科学』2班5班合同研究会
    • Place of Presentation
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    • Year and Date
      2007-06-15
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Published: 2003-04-01   Modified: 2018-03-28  

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