2012 Fiscal Year Annual Research Report
Clarificaltion of formation mechanisms of formation mechanisms of LPSO structure based upon strain energy consideration
| Project Area | Materials Science of synchronized LPSO structure -Innovative Development of Next-Generation Lightweight Structural Materials- |
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| Project/Area Number |
23109006
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
古原 忠 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (50221560)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
木口 賢紀 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (70311660)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 金属物性 / 格子欠陥 / 構造・機能材料 / 自己組織化 / 表面・界面物性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成24年度は，LPSO構造中のfccの構造ユニット間の弾性相互作用を考慮して，歪みエネルギーの観点からLPSO構造の生成挙動について検討を行った結果，LPSO構造の中で異なる剪断方向を持つfccユニットの積層によって剪断歪の緩和が起こる14Hもしくは10H構造が生成する方が弾性相互作用の観点から発生する歪みエネルギーが小さいことが明らかになった．また，Mg97Zn1Y2鋳造合金における構造ユニットの形成と時効によるLPSO構造への変態について、HAADF-STEM及びHRTEM法を活用し局所的な原子変位や組成変動の観点から解析し，溶質濃度が低い場合HCP型のままゾーン型の濃化が起こること，構造変態は個々の濃化層での構造変態は前方にHCP型の構造遷移領域を伴った成長レッジとして移動で起こることなどを明らかにした．
Mg-Y-Zn合金におけるLPSO構造形成の素過程として，(1)周期的な積層欠陥の導入，(2)Y, Znの規則的配列の２つを考え，どちらが生成過程を律速するかを第一原理計算から検証した結果．18R構造の下地となるような周期的な溶質原子の規則化は認められず，積層欠陥の活性化エネルギーは溶質原子の存在によって顕著に減少することから，積層欠陥に濃化した溶質原子がさらに周囲の溶質原子を引きつけ，さらなる積層欠陥の導入を助長していることが示唆された．また，積層欠陥形成と濃度場の相分離を同時に扱うことのできるフェーズフィールドモデルを用いた解析からも、積層欠陥領域への溶質元素の偏析により、積層欠陥領域の拡張（転位の移動）が駆動されることが認められた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の実施計画の内容について，ほとんどの項目は期待された成果をあげている．一部LPSO構造のその場実験については，使用合金の決定および共通試料の確保と実験条件の検討まで行ったが，実際の観察については次年度に行う予定である．主な理由は研究を担当するポスドク研究員が，当初予定していた上半期からではなく，下半期からの雇用となったためである．
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は，外部応力によるLPSO構造の変化に関して検討を行い，弾性相互作用の観点からは生成が不利と考えられる18Rや24R構造が生成する条件について考察する．また，原子解能での局所弾性場解析法を駆使したLPSO構造変態過程のさらなる解明やLPSOの成長機構の解明に関する実験に重点を置いて研究を進める．
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