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過冷却液体からの金属ガラス生成過程の直接観察

Research Project

Project/Area Number 18029025
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionJapan Synchrotron Radiation Research Institute

Principal Investigator

小原 真司  Japan Synchrotron Radiation Research Institute, 利用研究促進部門・極限構造チーム, 副主幹研究員 (90360833)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 高田 昌樹  (独)理化学研究所, 高田構造科学研究室, 主任研究員 (60197100)
渡邉 匡人 (渡邊 匡人)  学習院大学, 理学部物理学科, 教授 (40337902)
水野 章敏  学習院大学, 理学部物理学科, 助教 (10348500)
Project Period (FY) 2006 – 2007
Project Status Completed (Fiscal Year 2007)
Budget Amount *help
¥6,000,000 (Direct Cost: ¥6,000,000)
Fiscal Year 2007: ¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000)
Fiscal Year 2006: ¥3,600,000 (Direct Cost: ¥3,600,000)
Keywords金属ガラス / 液体 / 高エネルギーX線回折 / 過冷却液体
Research Abstract

本年度は、金属ガラス融体および過冷却液体の構造データを得るために開発した液体試料を無容器で不活性ガスで浮遊させる装置は長時間試料を安定に浮遊させる技術、ノウハウが確立し、安定して実験できるようになった.そして、SPring-8における高エネルギー放射光を用いた一連の回折実験から金属ガラスになる液体(Zr-Cu合金,Zr-Ni合金)およびならない液体(Zr-P合金)の構造解析を行い、金属ガラスにならない液体はその原子配列がまったくランダムであるが、金属ガラスになる液体はある種の秩序が存在することを実験的に明らかにした.さらにこの秩序はZr-Cu合金とZr-Ni合金では液体状態においてもガラスにおける両者の構造の差と同様に、明確に異なっており、Zr-Ni合金においては化学的な短距離秩序が存在していることが示唆された.詳細な構造解析は逆モンテカルロシミュレーションおよび経験的ポテンシャルを用いたシミュレーションを併用して現在も行っており、これらの成果をまとめて論文にする予定である.
また、金属融体が過冷却液体を経て結晶化する過程を高速二次元検出器を用いて最高で20msecの時間分解能で捉える環境を整えた.そして、Zr-Cu合金、Zr-Ni合金、Zr-Cu-Al合金、Zr-Ni-Al合金が液体から過冷却液体を経て凝固する際のX線回折パターンの違いをリアルタイムで検出し、さらに、過冷却液体中に析出する結晶核の分散の差および結晶粒径が各合金において異なることを示した.凝固過程の実験は今後も継続して行うことにより、合金の差による系統的な差が明確にできると考えている.

Report

(2 results)
  • 2007 Annual Research Report
  • 2006 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2007 2006

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (2 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Structure of Zr-Cu and Zr-Ni liquid aalloys sutdied by high-energy xT-ray diffraction2007

    • Author(s)
      A.Mizuno
    • Journal Title

      Materials Science Forum 561-565

      Pages: 1349-1352

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Journal Article] Structure of glass and liquid studied with a conical nozzle levitation and diffraction technique2007

    • Author(s)
      A.Mizuno
    • Journal Title

      Materials Science Forum 539-543

      Pages: 2012-2017

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Journal Article] Structural studies of disordered materials using high・energy x-ray diffraction from ambientto extreme conditions2007

    • Author(s)
      S.Kohara
    • Journal Title

      J.Phys.:Condens.Matter 19

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 高エネルギー放射光による非晶質物質の構造解析-常温・常圧から極限環境下まで-2007

    • Author(s)
      小原 真司
    • Journal Title

      Materials Science Forum 539-543

      Pages: 2012-2017

    • NAID

      40015521121

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Journal Article] Structure of glass and liquid studied with a conical nozzle levitation and diffraction technique2007

    • Author(s)
      A.Mizuno, S.Kohara, S.Matsumura, M.Watanabe, J.K.R.Weber, M.Takata
    • Journal Title

      Materials Science Forum 539-543

      Pages: 2012-2017

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Presentation] Structure of Zr-Cu and Zr-Ni liquid alloys studied by highenergy x-ray diffraction2007

    • Author(s)
      A.Mizuno
    • Organizer
      The 6th Pacific Rim International Conference on Advanced Materials andProcessing
    • Place of Presentation
      韓国 済州島
    • Year and Date
      2007-11-08
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Structure analysis of metallic liquids by using high-energy x-raythe conical nozzle levitation2007

    • Author(s)
      A.Mizuno
    • Organizer
      Third lnternational Symposium on Physical Sciences in Space(ISP32007)
    • Place of Presentation
      奈良
    • Year and Date
      2007-10-25
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Book] 高エネルギーX線回折法;ナノマテリアル工学大系 第2巻 ナノ金属(井上明久監修)2006

    • Author(s)
      鈴谷賢太郎, 小原真司
    • Total Pages
      9
    • Publisher
      フジテクノシステム
    • Related Report
      2006 Annual Research Report

URL: 

Published: 2006-04-01   Modified: 2018-03-28  

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