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2013 Fiscal Year Annual Research Report

原子間結合エネルギー解析によるシンクロ型LPSO構造形成メカニズム解明

Planned Research

Project AreaMaterials Science of synchronized LPSO structure -Innovative Development of Next-Generation Lightweight Structural Materials-
Project/Area Number 23109005
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

奥田 浩司  京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50214060)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 飯久保 智  九州工業大学, 生命体工学研究科(研究院), 准教授 (40414594)
三浦 誠司  北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授(Professor) (50199949)
Project Period (FY) 2011-07-25 – 2016-03-31
Keywords計算状態図 / 実験状態図 / 結合エネルギー / シンクロLPSO / 相安定性
Research Abstract

本年度は、放射光でのその場測定では液相が関与する温度域までのその場測定による評価が成功した。まず共通試料として供給されており、LPSOの体積率がほぼ1であるMg85Y9Zn6組成のバルク鋳造材を使い、10K/minの速度で等速昇温、降温をおこなった。 本手法を種々の条件に拡張していくことによってIn-situの状態図検証実験をおこなうことは状態図決定の有効なアプローチになると期待される。この観点から、本年度追加予算で放射光その場測定を目的とした専用の試料作成/溶解とX線検出器のカメラ部を購入し、現在システムを構築中である。また、本年度の結果としては拡張前のシステムにおいてMg85Y9Zn6の共通試料多結晶材をその場加熱-SWAXS測定することにより、LPSO構造のc軸方向の濃度変調の崩壊と濃化層のクラスターの面内規則構造の崩壊、融解に伴う基本反射のハロー化が同じ温度で起こることが明らかとなった。 これは回折パターンを実時間で追うことにより、融解とLPSO形成/消滅の関係を明らかにしたものであり、熱分析による状態図の報告例と比較してLPSOの融解が比較的低温度で起こっていることを示している。このような時間変化を与えるLPSOは逆に見れば平衡構造に到達するのに非常な長時間を要する可能性がある。したがってLPSOが関与する状態図を明らかにするためにはIn-situ測定と並行して長時間熱処理によって系が到達する相の共存関係を調べる事が重要である。 本研究グループの実験状態図の成果よりLPSOおよび周辺相の安定状態や共存関係が明らかになりつつある。 また、計算状態図により、実験的な解明がまだ困難であるMg-Gd-X系のLPSOに対して組織形成の観点から、状態図上の特性温度の算出を行い、比較した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

状態図的な観点での計算状態図および第一原理相安定性の検討はほぼ計画通り進んでいる。また、実験状態図によるLPSOの相境界ならびに共存相の関係は組織の安定性や熱処理をおこなう固相変態領域においてはこれまで不明であった安定な共存関係を明らかにしつつある。 一方、より高温について計画しているIn-situ法については中性子源のトラブルからやや遅れ気味であるが、現在回復途上にある。 液相からのTypeILPSO形成過程については液相領域を含むその場測定法が計画より1年早く進み、第一報がすでに論文化されている状況である。

Strategy for Future Research Activity

全体的にほぼ計画通りであり、申請時に提出した計画については大きな問題点などは現時点では発生していない。 そのため、現段階では中間評価時に提出した計画内容を着実に進めることを基本とする予定である。それに加えて新たに予定より進展が見られている放射光In-situ測定法について、LPSOの組織変化と安定性に関する評価を散乱ベクトル領域を広げながらほかの合金系へと拡張してゆくとともに、相変化の追跡という観点から中性子との相補的な高角データ同時取得の手法を試行し、実験状態図的な観点からの高温での共存関係の解明にも着手する。

  • Research Products

    (23 results)

All 2014 2013 Other

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (17 results) (of which Invited: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] In-situ measurementson stability of long-period stacking ordered structures in Mg85Y9Zn6 alloys during heating exmamined by multicolor synchrotron radiation small-angle scattering2014

    • Author(s)
      .Okuda, T,Horiuchi, M.Yamasaki, Y.Kawamura, S.Kohara
    • Journal Title

      Scripta Materialia

      Volume: 75 Pages: 66-69

    • DOI

      10.1016/j.scriptamat.2013.11.021

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Development of microstructures of Long-Period Scaking Ordered Structures in Mg85Y9Zn6 alloys annealed at 673 K(400d) Examined by small-angle X-ray scattering2014

    • Author(s)
      H.Okuda,T.Horiuchi, T.Maruyama, M.Yamasaki, Y.Kawamura,
    • Journal Title

      Metalluragical and Materials Transactions A

      Volume: 45A Pages: 147-151

    • DOI

      DOI: 10.1007/s11661-013-1766-z

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] “Mg-Y-Zn系LPSO構造中の積層欠陥への添加元素の偏析挙動の熱力学的解析2014

    • Author(s)
      梅林 樹,飯久保 智,大谷博司
    • Journal Title

      日本金属学会会誌

      Volume: 78 Pages: 未定

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Thermodynamic Analysis of the MgYZn Ternary System Using the Cluster Variation Method2013

    • Author(s)
      S. Iikubo, T. Umebayashi, and H. Ohtani
    • Journal Title

      Proceedings of The 8th Pacific Rim International Congress on Advanced Materials and Processing, Ed. F. Marquis,

      Volume: 1 Pages: 1183-1190

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Experimental Study on Phase Equilibria in the Vicinity of X, W and H Phases in the Mg-Zn-Y Ternary System2013

    • Author(s)
      Atsushi Hamaya, Toshiaki Horiuchi, Yuki Oohira, Satoshi Minamoto, Seiji Miura and Norihito Sakaguchi,
    • Journal Title

      Materials Transactions

      Volume: 54 Pages: 641-646

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Mg85Y9Zn6およびMg97Y2Zn1合金のLPSO形成・破壊過程の多色In-situ SAXS観察2014

    • Author(s)
      奥田浩司、堀内俊希、山崎倫昭、河村能人、木村滋
    • Organizer
      金属学会春季大会
    • Place of Presentation
      東京工業大学大岡山
    • Year and Date
      20140321-20140323
  • [Presentation] Mg合金におけるGPゾーン形成とスピノーダル分解の関連2014

    • Author(s)
      飯久保 智, 大谷 博司
    • Organizer
      日本金属学会春期講演大会
    • Place of Presentation
      東工大 大岡山キャンパス
    • Year and Date
      20140321-20140323
  • [Presentation] クラスター変分法によるMg-Gd-Zn系の熱力学的解析2014

    • Author(s)
      阿部 皓貴, 飯久保 智, 大谷 博司
    • Organizer
      日本金属学会春期講演大会
    • Place of Presentation
      東工大大岡山
    • Year and Date
      20140321-20140323
  • [Presentation] Development of synchronized LPSO microstructures in MgREZn system examined by SWAXS2014

    • Author(s)
      H.Okuda, T.Horiuchi, M.Yamasaki, Y.Kawamura and S.Kimura
    • Organizer
      TMS2014
    • Place of Presentation
      SanDiego,USA
    • Year and Date
      20140217-20140220
    • Invited
  • [Presentation] MgYZn合金のLPSO組織形成過程の放射光による解析2013

    • Author(s)
      内俊希、奥田浩司、丸山稔貴、山崎倫昭、河村能人、小原真司、木村滋
    • Organizer
      軽金属学会関西支部 若手院生研究会
    • Place of Presentation
      兵庫県立大書写紀念館
    • Year and Date
      20131218-20131218
  • [Presentation] X線小角散乱法を用いたLPSO相の面内構造解析2013

    • Author(s)
      一二三翔貴、堀内俊希、奥田浩司、山崎倫昭、河村能人
    • Organizer
      軽金属学会関西支部 若手院生研究会
    • Place of Presentation
      兵庫県立大書写紀念館
    • Year and Date
      20131218-20131218
  • [Presentation] Mg-Y-Zn合金のLPSO組織発達過程から見たIn-plane規則構造:放射光小中角散乱法からのアプローチ2013

    • Author(s)
      奥田浩司、堀内俊希、山崎倫昭、河村能人、小原真司、木村滋
    • Organizer
      金研ワークショップ「格子欠陥が挑戦する新エネルギー・環境材料」
    • Place of Presentation
      東北大学金属材料研究所
    • Year and Date
      20131118-20131119
  • [Presentation] Evolution of long-period stacking ordered structures during annealing Mg85Y9Zn6 alloys examined by synchrotron radiation small-angle scattering2013

    • Author(s)
      T.Horiuchi, H.Okuda, T.Maruyama, M.Yamasaki, Y.Kawamura
    • Organizer
      ASMA5
    • Place of Presentation
      新潟市
    • Year and Date
      20131006-20131008
  • [Presentation] Mg97Zn1Y2鋳造材の等温熱処理に伴うLPSO組織変化の放射光小角散乱法による解析2013

    • Author(s)
      堀内俊希、丸山稔貴、奥田浩司、山崎倫昭、河村能人
    • Organizer
      日本金属学会 秋季大会
    • Place of Presentation
      金沢大学
    • Year and Date
      20130917-20130919
  • [Presentation] クラスター変分法を用いた Fe-Cr-N 3 元系の自由エネルギー計算2013

    • Author(s)
      飯久保 智, Marcel Sluiter, 大谷博司
    • Organizer
      日本金属学会秋期講演大会
    • Place of Presentation
      金沢大学
    • Year and Date
      20130917-20130919
  • [Presentation] Mg97Zn1Y2 合金における LPSO 構造形成に及ほす冷却速度の影響2013

    • Author(s)
      徳永辰也, 坂井聡一郎 飯久保智, 榎木勝徳, 大谷博司
    • Organizer
      日本金属学会秋期講演大会
    • Place of Presentation
      金沢大学
    • Year and Date
      20130917-20130919
  • [Presentation] LPSO 構造の形成にともなう添加元素の偏析挙動2013

    • Author(s)
      梅林 樹, 飯久保 智, 大谷 博司
    • Organizer
      日本金属学会秋期講演大会
    • Place of Presentation
      金沢大学
    • Year and Date
      20130917-20130919
  • [Presentation] フェーズフィールド法によるMg-Y-Zn、Mg-Gd-Zn合金の偏析計算2013

    • Author(s)
      大出真知子、下野昌人、大谷博司
    • Organizer
      日本金属学会秋期大会
    • Place of Presentation
      金沢大学
    • Year and Date
      20130917-20130919
  • [Presentation] Thermodynamic Analysis of Phase Equilibria in the Mg-Al-Sc Ternary System2013

    • Author(s)
      Hiroshi Ohtani, Satoshi Iikubo, Shuji Hamamoto
    • Organizer
      THE 8TH PACIFIC RIM INTERNATIONAL CONGRESS ON ADVANCED MATERIALS AND PROCESSING
    • Place of Presentation
      Waikoloa, Hawaii, USA
    • Year and Date
      20130804-20130809
  • [Presentation] Thermodynamic Analysis of the Mg-Y-Zn Ternary System Using the Cluster Variation Method2013

    • Author(s)
      Satoshi Iikubo, Tatsuki Umebayashi, Hiroshi Ohtani
    • Organizer
      THE 8TH PACIFIC RIM INTERNATIONAL CONGRESS ON ADVANCED MATERIALS AND PROCESSING
    • Place of Presentation
      Waikoloa, Hawaii, USA
    • Year and Date
      20130804-20130809
  • [Presentation] First principles study of thermodynamic phase stability in long period stacking ordered structure2013

    • Author(s)
      Satoshi Iikubo, Shuji Hamamoto, Tatsuki Umebayasi, Hiroshi Ohtani
    • Organizer
      CALPHADXLII
    • Place of Presentation
      SanSebastian, Spain
    • Year and Date
      20130526-20130531
  • [Presentation] Numreical prediction of Solute Secregation during Rapid Solidification of Mg-Y-Zn alloy using phase-field model2013

    • Author(s)
      M.Ode, S.Shimono, H.Ohtani
    • Organizer
      The 3rd international symposium on Cutting Edge of Computer Simulation of Solidification, Casting and Refining (CSSCR2013)
    • Place of Presentation
      The Swedish-Finnish Cultural Centre, Espo, Finland
    • Year and Date
      20130520-20130523
  • [Remarks] 研究代表者研究内容

    • URL

      http://mcmd.mtl.kyoto-u.ac.jp/JP/research.html

URL: 

Published: 2015-05-28  

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