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

2023 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K05334
• Research Institution: Hiroshima Institute of Technology
• Principal Investigator: 佐藤 裕樹 広島工業大学, 工学部, 教授 (20211948)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: 一次元運動 / 格子間原子集合体 / 超高圧電子顕微鏡 / その場観察 / 照射損傷

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を用いて，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，高エネルギー粒子照射下における格子間原子集合体の形成と成長，さらに損傷組織発達に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．
1) 純銅では試料作製時の熱処理により導入された何らかの不純物が，特に高純度銅において、格子間原子集合体の形成を促進し，さらに1D運動の頻度や距離を低下させている．不純物の素性や格子間原子集合体の形成や１D運動挙動に影響する機構を検討するため，熱処理温度や熱処理に使用している部材と雰囲気を変えた試料を作製し，電子照射実験を行った．結果は現在解析中である．
2) 公称純度 6Nの純銅に，ニッケル，シリコン，ゲルマニウム，スズの４種類の溶質原子を，その濃度を系統的に変化させて添加した16種類の銅基二元希薄合金を作製した．『標準熱処理』試料に加えて，今年度は新たに『バルク熱処理』試料を作製し，電子照射実験を行った．溶質原子の原子サイズ因子と添加濃度，熱処理で導入される不純物の有無に注目して実験結果を比較し，溶質原子や不純物が格子間原子集合体の形成と成長及び1D運動に影響する機構を検討している．
3) fcc金属に形成される格子間原子集合体には1D運動できるプリズマティック型と，構造上１D運動できないフランク型の２種類がある．しかし微小な集合体の型を同定する方法は確立していない．分子動力学計算により２種類の微小な格子間原子集合体を作製し、その電子顕微鏡像をマルチスライス法に基づいてシミュレーションした．観察条件により像コントラストがどのように変化するかを検討している．

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

実験結果の解析の一部が年度内には終了しなかった．電子照射実験は他の業務に影響のない９月と３月に実施しており，今年度の３月に実施した実験結果の解析には今後数ヶ月かかると見込まれる．

Strategy for Future Research Activity

これまでに得られた実験結果を整理・解析し，必要に応じてモデル化や計算機シミュレーションを実施し，なるべく多くの結果を論文としてまとめることに注力する．

Causes of Carryover

三月末に出張実験を実施し予算を消化した．しかし，旅費と装置使用料の支払いが年度内に完了しなかったため，帳簿上は次年度使用額が発生した．