2021 Fiscal Year Annual Research Report
二元共晶合金でのスフェルライト構造の探索と力学特性発現のメカニズムの解明
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19K04987
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| Research Institution | Ehime University |
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Principal Investigator |
松下 正史 愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 教授 (90432799)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
飯久保 智 九州工業大学, 大学院生命体工学研究科, 准教授 (40414594)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | マグネシウム合金 / LPSO / 高温高圧 / 第一原理計算 / 構造相転移 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(1) Mg-Zn-Y系への圧力印加によるD03/hcp二相構造の形成：高圧高温下で発生するMg85Zn6Y9合金のLPSO構造から、D03/hcp二相構造への相転移について、第一原理計算を用いて解釈を試みた。0.1 MPa、5、10、15 GPaの各圧力ついて、VASPとATATを組み合わせて各構造の自由エネルギー計算を実施した。いづれの圧力でもLPSO構造が最安定構造である。また、各圧力でhcp（α-Mg)とD03構造それぞれの自由エネルギー曲面をMg-Zn-Y平面で作成し、Mg1-XZn2x/5Y3X/5に沿ってエネルギー曲線を切り出した。 hcpとD03の自由エネルギー曲線は互いに共通接線を有する二相分離型であり、Mg85Zn6Y9組成において、共通接線と18R-type LPSOのエネルギー差は圧力の増加と共に減少していく。0.1 MPaで0.0417 eV/atomであったエネルギー差は、15 GPaでは、0.204 eV/atomへと縮まる。常圧でのフォノン計算により、温度が上がるとhcpとLPSOのエネルギー差が縮まり、500 Kで逆転することが先に報告されているが、同様の現象が高圧下で発生すれば、高圧下での温度上昇に伴いLPSOとD03/hcpのエネルギー差が縮小し、液相線以下で相転移が発生すると考えられる。
(2) Mg-M-Yb系の析出相中の共晶組織と結晶構造：Mg97Zn1Yb2合金を600℃から水中に急冷することで、発見された二種類の長周期超格子について、底面の原子位置はほぼ同じであるが、ｃ軸方向への積層が異なる結果、c軸長に差が出ることをTITANを用いたSTEMとHR-TEMの結果を解析することで明らかにした。
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