金属ガラスのナノ組織化過程の小・中角散乱法による解明

• Project/Area Number: 15074210
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 奥田 浩司 Kyoto University, 工学研究科, 准教授 (50214060)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 落合 庄治郎 京都大学, 工学研究科, 教授 (30111925)
• Project Period (FY): 2003 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥29,500,000 (Direct Cost: ¥29,500,000); Fiscal Year 2007: ¥4,400,000 (Direct Cost: ¥4,400,000); Fiscal Year 2006: ¥3,300,000 (Direct Cost: ¥3,300,000); Fiscal Year 2005: ¥12,800,000 (Direct Cost: ¥12,800,000); Fiscal Year 2004: ¥6,000,000 (Direct Cost: ¥6,000,000); Fiscal Year 2003: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000)
• Keywords: 異常小角散乱 / 小・中角散乱 / 金属ガラス / Zr合金 / 20面体クラスター / 放射光 / Zr基金属ガラス / クラスター / 小中角散乱法 / 前駆的クラスター / ナノ結晶化 / 結晶化前駆構造 / ナノ組織 / 密度ゆらぎ / 濃度ゆらぎ / 異常分散効果 / 放射光小角散乱 / 濃度揺らぎ / 構造揺らぎ

Research Abstract

本年度においては、前年度までの実験で特徴的構造が見つかったZrCuNiAl4元合金における前駆構造の安定性に関し,組成の変化及び構造緩和及びガラス転移点以上での晶出直前までの熱処理に対する、アモルファス中の前駆的クラスターの安定性や構造について検討をおこなった。
前年度、このような前駆的な構造と力学特性の関連を考える上でわれわれのこれまでの小角散乱データとの関連を示唆する興味深いデータが兵庫県立大の山崎、東北大の横山らによって示された。これらの現象の定量的な測定とデータ解析を進めるためには、微小な揺らぎの定量性を検証する基準組織が必要となった。そこで熱力学的には不安定なアモルファス構造であるものの、20面体構造としてナノ準結晶を形成するZrPt合金も構造解析精密化のための標準比較対象として検討を進めた。前年度までの高精度異常小角・小中角散乱の実験成果により、全真空化が低バックグラウンド化、定量化に有効であることが実証できたため、透過率絶対値とビームセンタリングの解決を目的としたダイレクトビームモニタ機構を全真空試料チャンバに組み入れ、イオンチャンバーによる透過率測定の精密化との比較検討をおこなった。現状ではPD+アンプシステムによるモニタ導入は、ダイナミックレンジと取り扱いの簡便さの観点から著しいメリットはあまりないという結果になったが、更なるコンパクト化などにより将来的には実験の効率化に寄与すると考えられる。解析結果については、ZrPt系においてTEM/EDXなどでは検出できない微小な構造揺らぎが組成変化を伴っていることを上述の定量化を基礎として実験的に実証でき、さらに多元系の組成揺らぎの検証については結晶化との関係などについて解析を完了した。

Research Products

• [Journal Article] Grazing-incidence Small-angle Scattering as a Tool for Thin Film Microstructure and Interface Analysis (2007)
  • Author(s): H. Okuda, S. Ochiai, M. Ohtaka, T. Ichitubo, E. Matsubara, N.
  • Journal Title: Trans. Mater. Res. Soc. Japan 32 Pages: 275-280
  • NAID: 130007922797
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Precursory microstructures in the Zr-Cu-Al-Ni bulk metallic glasses examined by anomalous small-angle (2007)
  • Author(s): H. Okuda, I. Murase, S. Ochiai, J. Saida, Y. Yokoyama and K.
  • Journal Title: J. Appl. Cryst. 40 Pages: 138-141
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Anomalous SWAXS Analysis of Zr-Cu-Ni-Al Quaternary Metallic Glass Joints (2007)
  • Author(s): H.Okuda, I.Murase, S.Ochiai, Y.Yokoyama, K.Inoue
  • Journal Title: Mater.Sci.Forum 539-543 Pages: 2006-2011
• [Journal Article] Precursory microstructures in the Zr-Cu-Al-Ni bulk metallic glasses examined by anomalous small-angle (2007)
  • Author(s): H.Okuda, I.Murase, S.Ochiai, J.Saida, Y.Yokoyama, K.Inoue
  • Journal Title: J.Appl.Cryst. 40 (Online)
• [Journal Article] 金属・半導体材料の小角散乱実験 : 異常小角散乱とGI-SAXS (2006)
  • Author(s): 奥田浩司, 大高幹雄, 落合庄治郎
  • Journal Title: 放射光学会誌 19 Pages: 419-428
• [Journal Article] Microstructure of a Metallic Glass Joint Welded by Electron Beam Examined by Anomalous Small-Angle Scattering at Zr K Edge (2005)
  • Author(s): I.Murase, H.Okuda, R.Kurosaki, S.Ochiai, Y.Yokoyama, K.Inoue
  • Journal Title: J.Metalstable and Nanocryst.Mater 24-25 Pages: 213-216
• [Journal Article] Scanning Anomalous Small-angle scattering as a tool to examine Welded Bulk Glass (2005)
  • Author(s): I.Murase, R.Kurosaki, H.Okuda, S.Ochiai, Y.Yokoyama, A.Inoue, K.Inoue
  • Journal Title: Materials Science Forum 475-479 Pages: 3401-3404
• [Journal Article] Nanoscopic fluctuation in quenched Zr-Cu-Ni-Al metallic glasses and their welds examined by ASAXS at Zr-K edge
  • Author(s): H.Okuda, I.Murase, R.Kurosaki, E.Nakagawa, S.Ochiai, Y.Yokoyama, J.Saida, K.Inoue
  • Journal Title: Intermetallics (未定)
• [Journal Article] Microstructure of a metallic glass joint welded by electron beam examined by anomalous small-angle scattering at Zr K edge'
  • Author(s): I.Murase, R.Kurosaki, H.Okuda, S.Ochiai, Y.Yokoyama, A.Inoue, K.Inoue
  • Journal Title: Journal of noncrystal and nanocrystalline materials (accepted)(ページ等未定)
• [Presentation] ZrPt合金のナノ準結晶生成初期構造における異常分散効果 (2008)
  • Author(s): 奥田、落合、福本、才田、佐々木、増永
  • Organizer: 日本金属学会
  • Place of Presentation: 東京都
  • Year and Date: 2008-03-28
• [Presentation] Microstructure development in annealed Zr-Pt alloys Examined by Anomalous small-angle Scattering (2007)
  • Author(s): H. Okuda, I. Murase, T. Fukumoto, S. Ochiai, J. Saidaand K. Inoue
  • Organizer: PRICM6
  • Place of Presentation: JEJU, KOREA
  • Year and Date: 2007-11-06
• [Presentation] Zr55Cu30A11ONi5金属ガラスの定速加熱による構造変化のA-SAXS解析 (2007)
  • Author(s): 福本、奥田、落合、山崎、佐々木、井上
  • Organizer: 日本金属学会
  • Place of Presentation: 岐阜市
  • Year and Date: 2007-09-20
• [Presentation] Zr基金属ガラスの小角領域強度の異常分散効果 (2007)
  • Author(s): 奥田、落合、福本、才田、山崎、佐々木、井上、増永
  • Organizer: 日本金属学会
  • Place of Presentation: 岐阜市
  • Year and Date: 2007-09-20
• [Publications] H.Okuda, S.Ochiai, K.Ito: "Application of GI-SAXS to Near-surface structures"Trans.Mater.Res.Soc.Japan. 28. 27-30 (2003)