2015 Fiscal Year Annual Research Report
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26220909
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
堀田 善治 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20173643)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
有田 誠 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (30284540)
生駒 嘉史 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (90315119)
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| Project Period (FY) |
2014-05-30 – 2019-03-31
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| Keywords | 結晶・組織制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高圧下で相変態する純金属のTiやZrおよび半導体のSiやGeにHPT加工を施し、付与圧力や導入ひずみ量の相変態挙動に及ぼす影響を調べた。また、HPT加工を液体窒素中でも行い、操作温度の影響を調べた。変態挙動の解析には、硬度試験、電気抵抗測定、X線回折、および透過電子顕微鏡を用いた。
まず、TiやZrの金属では、液体窒素中でHPT加工を行う方が常温に比べて多くの変態相（ω相）が観察され、状態図より予測されるように液体窒素中の方が低圧力下でもω相への相変態が生じた。また、ひずみ量が多いほど変態相の割合が増え、さらにHPT加工後に圧力付加のまま保持するとω相の割合が増加した。一方、SiやGeでも液体窒素中でHPT加工したところ、TiやZrとは逆に変態相の割合は減少した。いずれも、相変態が熱活性化過程であることを示唆しており、同素変態（アラトロピー）の組織制御に重要であることが分かった。ドープしたSiをHPT加工したところ、半金属相への相変態で電気抵抗が小さくなり電気伝導性が向上したが、これを焼鈍すると電気抵抗が大きくなる現象を確認した。
同素変態のその場測定は、HPT加工のほかに、高圧スライド加工（HPS加工）でもできるように装置の改良を行い、準備を進めた。
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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
研究は当初の予定に沿って進んでおり、相変態量は、付与圧力はもとより導入ひずみ量や操作温度によって異なることが分かった。すなわち、相変態は熱活性化過程で影響されることが示され、変態相のサイズや分布など、人為的に制御可能であることが示唆される。Ti, Zrでのω相やSi, Geでの変態相も高分解能電子顕微鏡で組織解析しており、現在変態相のサイズや分布状態を解析しているところである。同素変態に伴う電気抵抗のその場測定をHPT加工で実施したが、精度と操作性の点からHPS加工でもできるように装置の改良を行い、準備を進めた。関連の研究成果は学術論文に公表すると共に、国際会議等で発表した。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究では、HPT加工時のひずみ量や操作温度を変えることで、さらに圧力除荷までの時間を変えることによって変態相の割合を制御できることを示した。しかし、そのサイズや分布状態についての知見は不十分である。HPT加工後の熱処理状態を含めて透過電子顕微鏡や走査電子顕微鏡により組織観察を進めて行く予定である。また、HPT加工時の相変態に伴う電気抵抗のその場測定は絶縁状態に不具合が発生することから、HPS加工を用いて進める予定である。
関連の研究成果は随時学術論文や学会や研究会で発表する予定である。また本年度も海外から関連の研究者を招聘し、国際ワークショップ（シンポジウム）を開催する予定である。
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[Presentation] Observation of HPT-processed nanocrystalline silicon2015
Author(s)
Yuta Fukushima, Kaveh Edalati, Yoshifumi Ikoma, David J. Smith, Zenji Horita
Organizer
International Workshop on Giant Straining Process for Advanced Materials (GSAM2015)
Place of Presentation
Dai-hakata Bldg. Room 1204, Fukuoka
Year and Date
2015-09-03 – 2015-09-06
Int'l Joint Research
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