金属間化合物の新しい結晶構造マップの作成と合金元素による結晶構造の変換

1991 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03650575
• Research Institution: Toyohashi University of Technology
• Principal Investigator: 森永 正彦 豊橋技術科学大学, 工学部, 教授 (50126950)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 村田 純教 豊橋技術科学大学, 工学部, 助教授 (10144213) ; 足立 裕彦 兵庫教育大学, 学校教育学部, 教授 (60029105)
• Keywords: 金属間化合物 / 結晶構造 / 電子構造 / 分子軌道法

Research Abstract

近年、新しい高温用材料あるいは高機能材料として、金属間化合物への期待が高まっている。合金とは違い、金属間化合物の結晶構造は、構成元素の組み合せにより、実にさまざまに変化する。さらにその物性は結晶構造に大きく依存する。従って、新しい材料開発上の1つの指標として、結晶構造を予測するためのマップが必要である。本研究の目的は、精度の高い結晶構造マップを電子論を用いて作成することにある。
本年度は、アルミナイド系およびシリサイド系の金属間化合物の電子状態を、分子軌道法の1つであるDVーXαクラスタ-法を用いて計算し、以下の結果を得た。
1.化合物中の構成原子間の結合の大きさを表す結合次数(Bo)と、構成原子のd軌道エネルギ-レベル(Md)を求めた。この結合次数は、化合物の溶融温度や生成熱と相関があることがわかった。一方、Mdは原子の大きさや、元素の電気陰性度と関係がある。
2.これら2つのパラメ-タ、BoとMdを用いて新しい結晶構造マップ(Structure map)を作成した。同じ結晶構造をとる化合物は、マップの中でかたまって存在している。2元系のアルミナイドおよびシリサイドにおいて、新しい構造マップを使って、それらの結晶構造が整理できることがわかった。
3.これまでに提案されている構造マップ、例えば、メンデレ-エフ数をパラメ-タとするPettiforマップなどに比べて、新しい構造マップは、構造を予測する上ではるかに優れていることがわかった。
今後さらに2元系化合物に第3元素を添加したときに、結晶構造がどのように変化していくかを、構造マップを使って調べていく予定である。そして、新しい金属間化合物の探索と設計に役立つような構造マップを完成させたいと考えている。

Research Products

• [Publications] Y.Takagi,J.Saito M.Morinaga and N.Yukawa: "New Crystal Structure Map for Intermetallic Compounds." Proceedings of International Symposium on Intermetallic Compounds(JIMIS‐6),June 17ー20,Sendai. 673-677 (1991)