2017 Fiscal Year Annual Research Report
The Medium Range Ordering of Amorphous Alloys: Chemical Short Range Ordring and Bernal Polyhedra
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16H04210
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
杉山 和正 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (40196762)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
有馬 寛 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (60535665)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | amorphous alloy / short range ordering / middle range ordering / RDF / anomalous scattering / reverse Monte Carlo |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，研究代表者らが自ら開発したAXS-ND-RMC法を駆使して非晶質合金に存在する結合性の強い化学的短距離秩序構造および局所的密度揺らぎ（バーナル空隙）を特定し，その協奏から形成される中距離秩序構造の詳細を原子レベルで解明することを目的とする.そして最終目標として，明瞭なMROが観察できない非晶質合金の構造解析結果と比較検討することによって，非晶質合金のMROが材料特性に与える影響を原子レベルで解明する計画である．平成29年度および研究費を繰り越した平成30年度前期は，回折パターンにプレピークシグナルは観測されないが，対応する結晶に類似する不均一構造が期待できるZr-Co系合金およびZr-Cu系に類似し構成元素のランダム配列で構造近似の可能なNb-Ni系の構造解析を中心に研究展開した．Zr-Co系合意金は，非晶質系性能が極めて悪いZr基非晶質合金である．Co周囲の最近接領域に，平均濃度よりも濃度の高いCoの濃集が観測され，結晶類似の金属クラスターの存在の可能性が示唆された．しかし基本構成元素の細密充填構造からの変異は顕著でない．現在のところ，Zr-Pt系などで観測された充填密度の高い中距離領域構造と非バーナル多面体を基本とする充填密度の低い中距離領域構造の協奏は観測されていない．また，Nb-Ni系非晶質合金の解析では，最近接領域に通常予想される原子間子より短い短い Nb-Nbの相関が観測され，ゴールドシュミット半径をもつ剛体球のランダム配列では説明できない現象が観測できた．Zr-Co系と同様にＸ線異常散乱法を用いて得られた環境構造関数にもプレピークシグナルは観測されないことを考慮すると，特徴的な局所構造が存在っするものの，特殊な中距離領域構造は存在しないと結論できた．
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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
分解能の高い動径分布関数の導出を目指す研究方法を変更したため，年度の予算を繰越し，半導体検出器の修理設置などを行った．研究繰越申請書に記載されたとおり，研究を推進することができた．
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究は，結合性の強い局所構造単位の相関が原因で形成されていると考えられるプレピークの発現メカニズムを解明することが一つの目標である．平成28年度の研究によって，Zr-Pt系非晶質合金のプレピークの発現メカニズムは，結合性の強い局所構造単位と密度および組成揺らぎを伴う連結がその正体であることを突き止めた．そして，平成29年度は，結晶類似の強い局所構造単位の存在が予想されるZr-Co系およびNb-Ni系合金移管する研究を推進し，環境構造関数にもプレピークシグナルは観測されず，結晶構造類似の局所構造単位と中距離領域構造とは明瞭な関係は無いことを確認した．今後は，Zr-Co系およびNb-Ni系に観測できた特異局所構造単位の連結の詳細およびこれまでの予備実験でプレピークシグナルが観測されMROの存在が明瞭であるAl-Zr-Ni系などの非晶質合金の構造解析を通じて，様々な非晶質合金系でプレピークの発現メカニズムを解明したい．
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