デカゴナル準結晶AlNiFeにおける可逆的準結晶-結晶相変態

2004 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16560578
• Research Institution: Nara Women's University
• Principal Investigator: 山本 一樹 奈良女子大学, 理学部, 助教授 (20270853)
• Keywords: 準結晶 / 近似結晶 / フェイゾン歪 / 相変態 / アルミニウム-ニッケル-鉄

Research Abstract

アルミニウム遷移金属系合金には従来結晶学では許されない5回や10回の対称性を持ち、正20面体原子クラスターや5角柱・10角柱原子クラスターのペンローズパターンという準周期的な配列からなる、準結晶と呼ばれる新しい物質群を形成する。その中でデカゴナル準結晶Al-Ni-Feはリバーシブルに準結晶-結晶相変態をするたいへんめずらしい系であるのではないかと、その仕組みを探るべく、比較・探索を含めAl-Ni-Fe及びAl-Ni-Co、Al-Ni-Fe-Coの合金系で試料を作成し、高分解能X線実験でのフェイゾン歪観測・X線散漫散乱測定を通して相変態を観測することを目的とする。
本年度の研究成果を以下に並べる。
(1)Al-Ni-FeとAl-Ni-Coに対して、準結晶出現領域の微細な組成変化から、単結晶の育成条件を見出し、高分解能X線実験に耐え得る良質な単結晶の育成が可能になった。また、単結晶による高温・高分解能X線実験を行うための実験装置を開発した。
(2)Co-richAl-Ni-Co準結晶において、単結晶高分解能X線実験から、一次元準結晶に微細なリニアフェイゾンが入った、二次元準結晶-一次元準結晶-結晶に至る途中のまったく新しい準結晶相を発見した。また、従来から知られてはいたが単結晶では確認されていなかった一次元準結晶も作成し、微細なNiとCoの組成変化で異なる構造を持つことが明らかにされた。
(3)Al-Ni-Fe-Co4元系に対して粉末X線実験から準結晶出現領域での相図を作成し、準結晶の多形を分類した。Al-Ni-Fe形準結晶は4元系の中でも出現領域が狭く、Al-Ni-Co形準結晶は出現領域が広いことが判明した。