2020 Fiscal Year Research-status Report
格子間原子集合体の一次元運動過程を取り入れた核形成・成長モデルの改良
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19K05334
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| Research Institution | Hiroshima Institute of Technology |
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Principal Investigator |
佐藤 裕樹 広島工業大学, 工学部, 教授 (20211948)
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2019-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 一次元運動 / 格子間原子集合体 / その場観察 / 超高圧電子顕微鏡 / 点欠陥反応 / 照射損傷 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本課題では，超高圧電子顕微鏡を用いた電子照射その場観察により，鉄と銅に形成される格子間原子集合体の一次元（１D）運動を調査し，格子間原子集合体の形成・成長，また照射損傷組織発達に１D運動がどう影響しているのかを明らかにすることを目的としている．
純度の異なる5種類の純銅（公称純度 9N, 6N, 5N, 4N, 3N）のそれぞれについて，以下の3種類の試料を作製した．1) インゴットから（熱処理を加えずに）機械加工と電解研磨により作製した『熱処理なし試料』．2）数ミリ角のインゴットの状態で熱処理を加えた『バルク熱処理試料』．3）インゴットを厚さ約0.1 mmまで圧延し，そこから打ち抜いた3 mmφディスクに，ひずみ取り焼鈍(950℃,1時間)を行った『標準試料』．三者ともに電解研磨を行なって透過電子顕微鏡用薄膜試料とした．
超高圧電子顕微鏡（北海道大学JEM-ARM1300）を用いて1250kV電子照射を行い，導入される格子間原子集合体の１D運動をその場観察した．照射温度は300 K，照射強度は0.007 dpa/sとした．
全ての試料に間欠的な１D運動が観察され，今回は１D運動距離に注目した．高純度の9N, 6Nの熱処理なし試料で１D運動距離が最も長かった．１D運動距離はバルク熱処理を行っても変化しなかったが，標準熱処理を行うと1/3程度に短くなった．5N, 4N, 3Nでは，熱処理なし試料は強いひずみのために実験ができなかったが，バルク熱処理試料と標準試料の１D運動距離は短く，9N, 6Nの標準試料と同じ程度であった．
このことから試料作成時の熱処理が格子間原子集合体の１D運動挙動に影響していることが明らかになった．高純度試料に標準熱処理を行った際に何らかの不純物が導入されて１D運動が阻害され，純度の低い試料の１D運動と差がなくなったと考えられる．
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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
昨年度は感染症の拡大により出張実験が実施できなかったため，過去の実験データの解析を行った．この先１年以上にわたって出張実験が許可されない場合には，今後の研究計画に影響することが懸念される．
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに複数条件の試料について１D運動距離を比較検討したが，今後は１D運動が生じる頻度について調査する．また二次イオン質量分析法（SIMS）を用いて試料内の微量不純物の測定を昨年度から開始したところであるが，これを継続し１D運動に多大な影響を与えている元素を同定することを試みる．
また第二のサブテーマにも継続して取り組む．銅に形成される格子間原子集合体にはプリズマティック型とフランク型の２種類がある．前者は１D運動できるのに対して後者はその構造上１D運動できない．現在のところ，微小な格子間原子集合体の型を同定する方法は確立されていない．本課題では超高圧電子顕微鏡による電子照射で微小な格子間原子集合体を導入し，通常型の透過電子顕微鏡を用いていくつかの回折条件で集合体の像を撮影し，像の可視・不可視から格子間原子集合体の型判定を行うことを試みている．また電子照射下で１D運動を行うクラスタの比率を測定し，上述の電子顕微鏡像を用いた型の判定結果と比較する計画である．
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| Causes of Carryover |
感染症拡大の影響で他大学への出張実験が実施できなかったため，旅費や装置の使用料金が発生せず次年度使用額が生じた．一方で，熱処理で導入される不純物を同定するために，当初の計画より多くのSIMS分析を行う必要があることが明らかとなった．上記の次年度使用額は主としてSIMS分析料金に充当する計画である．
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