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2013 Fiscal Year Annual Research Report

合金融体密度の組成依存性推定モデルの構築

Research Project

Project/Area Number 24360316
Research InstitutionGakushuin University

Principal Investigator

渡邉 匡人  学習院大学, 理学部, 教授 (40337902)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 水野 章敏  学習院大学, 理学部, 助教 (10348500)
Project Period (FY) 2012-04-01 – 2015-03-31
Keywords高温融体 / 密度 / 融体構造 / 無容器浮遊法
Research Abstract

合金融体密度の精密測定と融体構造解析実験と合わせ,合金融体密度の組成変化を推定するモデルを構築することが本研究の目的である.この目的のために平成25年度は,静磁場印加電磁浮遊法を用い,電磁力で浮遊した金属液滴の表面振動と並進運動を抑制し,合金融体(Fe-Si,Ni-Si,Ge-Siなど)の密度を1200K-2100Kの範囲において高精度に測定をおこなうことができた.この結果,各合金について組成を変えた融体密度の温度変化を表す表式を得ることができた.この測定結果に基づき,密度の組成変化について,熱力学的なモデルの構築を開始している.また,ガス浮遊法を用いてこれらの合金融体を浮遊させて放射光X線を用いて融体構造解析実験もおこなうことができた.こららの測定と実験結果より,Fe-Si系について密度と構造の変化の相関を調べることもできるようになった.これから,FeSi合金において純Siよりも平均原子間距離が縮まり,Si原子同士よりもSi原子とFe原子の共有結合性が強くなっていることがわかってきた.第一原理計算による状態密度の計算結果においても,Siの3p軌道とFeの3d軌道の混成軌道形成によりFe-Si間の相関が強くなることが報告されており,この混成軌道が異方性の強い構造を形成し空間的に広がるため,Si濃度が50at.%以上でモル体積が増加したと考えることができる.以上のように,精密な密度測定と構造解析実験をおこなうことで,密度の組成変化を原子レベルでのモデル化の可能性も見えて来た.今後,さらに測定合金の種類を増やし,熱力学的なモデル化と構造解析を合わせたミクロなモデル化も進めていく.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

実績の概要で述べたように,合金融体密度を組成を変えて精密に測定し,各組成の密度の温度依存性を求めることができた.また,融体構造解析実験も実施でき融体構造と密度の相関も調べた.これらの実験結果に基づき,熱力学的モデル化と原子レベルでのモデル化を試みており,当初の計画にほぼ沿って研究を進行できている.

Strategy for Future Research Activity

融体密度測定の合金の種類をさらに増やし,様々な系での密度の組成変化を取得する.また,融体構造解析に付いても様々な種類の合金の測定をおこなう.合金融体密度の組成変化の熱力学的モデル化は,熱力学シミュレーションソフトと連動して進め,密度変化のモデル化を完成させる.

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

実験補助員の作業日数が予定よりも短かったため,アルバイト代に残がでたため.
次年度にも実験補助員をアルバイトとして雇い,実験回数を増やして残額分も含めてアルバイト代として使用する予定.

  • Research Products

    (6 results)

All 2014 2013

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (2 results)

  • [Journal Article] Concentration dependence of molar volume of binary Si alloys in the liquid state2014

    • Author(s)
      A. Mizuno, H. Kawauchi, M. Tanno, K. Murai, H. Kobatake, H. Fukuyama, T. Tsukada and M. Watanabe
    • Journal Title

      ISIJ International

      Volume: 54 Pages: 1-6

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Density and Structure of Liquid Si-M (M=Fe, Ni, and Ge) Alloys2013

    • Author(s)
      A. Mizuno, K. Murai, H. Kawauchi, M. Tannno, S. Kohara and M. Watanabe
    • Journal Title

      MRS Online Proceedings

      Volume: 1528 Pages: 1-6

    • DOI

      10.1557/opl.2013.366

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Influence of oxygen impurity on containerless solidification of quasicrystalline-forming Zr80Pt20 alloy2013

    • Author(s)
      Takeshi Harada, Akitoshi Mizuno and Masahito Watanabe
    • Journal Title

      MRS Online Proceedings

      Volume: 1528 Pages: 1-6

    • DOI

      10.1557/opl.2013.426

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Fe-Si混合系融体の密度の組成依存性と局所構造2013

    • Author(s)
      水野章敏、丹野光浩、高橋竜太郎、河内大弥、渡邉匡人
    • Journal Title

      熱物性

      Volume: 27 Pages: 5-10

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Density and Structure of Liquid Si-M (M=Fe, Ni, and Ge) Alloys2013

    • Author(s)
      A. Mizuno, K. Murai, H. Kawauchi, M. Tannno, S. Kohara and M. Watanabe
    • Organizer
      2013 MRS Fall Meeting
    • Place of Presentation
      Boston, U.S.A
    • Year and Date
      20131201-20131206
  • [Presentation] Measurements of Density and Structure of Alloys Liquids by Levitation Technique2013

    • Author(s)
      M. Watanabe, A. Mizuno, H. Fukuyama,
    • Organizer
      5th International Symposium of Physical Science in Space(ISPS)
    • Place of Presentation
      Orlando, U.S.A.
    • Year and Date
      20131103-20131108

URL: 

Published: 2015-05-28  

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