2018 Fiscal Year Research-status Report
Redefinition of states of short-range order (SRO) in alloys
| Project/Area Number |
18K18954
|
|---|
| Research Institution | Kyushu University |
|---|
Principal Investigator |
波多 聡 九州大学, 総合理工学研究院, 教授 (60264107)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2021-03-31
|
| Keywords | 合金 / 短範囲規則状態 / 規則-不規則変態 / 逆位相ドメイン境界 / 構造揺らぎ |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
合金や各種結晶化合物において原子スケールで起こる構造揺らぎの一種である短範囲規則 (Short-Range Order:SRO）状態の定義として知られる「個々の規則領域(ドメイン)のサイズが規則格子の単位胞以上 (Long-Range Order: LRO状態)または単位胞サイズ未満(SRO)で区別する」という記述を再考し、局所的に形成される規則構造とその逆位相ドメイン境界の構造から、SRO状態およびSRO-LRO転移で生ずる構造揺らぎのメカニズムの理解を深め、規則-不規則転移温度の意味をミクロな構造揺らぎと関連づけようとしている。さらに、SRO状態の原子配列の完全解明という、合金相転移研究における長年の課題に挑戦している。具体的な研究実績の概要は以下の通り。
（1）研究協力者（九州大学 総合理工学研究院 斉藤 光 助教、インド・バーバー原子力研究所 (BARC)材料科学部門 J. Mittra、 U.D. Kulkarni、A. Arya博士ら、大阪大学 工学研究科 中野 貴由 教授）と従来研究のレビューを行うとともに、互いの実験・理論計算手法の理解に努め、従来と異なるアプローチによるSRO構造解析の指針を立てた。
（2）SRO構造モデル構築法として、Special Quasi-random Structure（SQS）と呼ばれる手法を採用するのが妥当と判断した。
（3）従来の研究では、観察が容易な特定の結晶方位（例えば、[001]など）からの観察や解析が主であり、立体的な構造解析の観点に乏しいことが指摘された。本研究では、SRO構造の3次元解析に取り組むことで、従来見落としていたSRO構造の特徴を見つけ、単位胞を定義できないSRO故の構造モデルの曖昧さをできる限り排除した構造解析を目指すこととした。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
（1）研究協力者との連携は良好である。第一原理計算やクラスター展開法などの各種理論計算手法をベースとした合金相安定性の大規模計算、原子分解能分析電子顕微鏡観察、3次元イメージング・回折実験などの適用を検討している。
（2）結晶方位と膜厚を制御した薄膜試料作製、低加速電圧での収差補正観察、試料冷却によるダメージ・コンタミ抑制など、SRO構造を壊さずに同一条件で電子顕微鏡観察するための各種周辺技術の検討も並行して進めている。
|
| Strategy for Future Research Activity |
主にNi-Mo合金を対象として以下を行う。（1）SRO構造モデルの構築（SQS）、（2）相安定性および準相安定性の原子間相互作用からの解析（DFT計算）、（3）動径分布関数およびWarren-Cowleyパラメータに基づくSRO構造の定義、（4）SRO状態の収差補正TEM/STEM観察（スルーフォーカス、HOLZ-STEMイメージング）、（5）SRO状態の連続傾斜電子回折およびトモグラフィーアルゴリズムによる逆空間三次元再構成、（6）実験と計算の比較によるモデルおよび実験内容の修正
最終年度は以下を予定している。（7）SRO→LRO遷移過程の解析、（8）原子間相互作用と逆位相ドメイン教会構造の関係づけによる、SRO状態の新たな定義づけ、（9）Al-rich TiAlおよびCu3Au合金系等への展開
|
