2017 Fiscal Year Annual Research Report
Investigation of vacancy structure and low-diffusivity in high entropy alloys
Publicly Offered Research
| Project Area | Exploration of nanostructure-property relationships for materials innovation |
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| Project/Area Number |
16H00890
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
水野 正隆 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (50324801)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 高エントロピー合金 / 第一原理計算 / 格子欠陥 / 空孔 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
代表的な高エントロピー合金であるCrMnFeCoNi合金を題材にし、固溶体合金のバルクの特性の計算に利用されているSpecial Quasi Random Structure（SQS）を、欠陥構造に適したモデルに拡張することにより、網羅的に空孔形成エネルギーの計算を行い、導入される原子空孔の構造を明らかにすることにより、拡散の活性化エネルギーや導入されるひずみを定量的な評価を行った。CrMnFeCoNi合金の完全結晶における構成元素の平均原子変位は、前年度行ったCrFeCoNi４元系合金と同様に原子番号の増加とともに低下することが分かった。磁気的構造については、Crは初期のスピン配置にかかわらず周囲の原子のスピンと反平行になる傾向が強く、Cr-Mn及びCr-Fe結合は強磁性でも反平行の結合が多くなっている。Mnも同様の傾向を示し、Mn-MnよおびMn-Fe結合は強磁性でも平行と反平行の結合が同程度存在する。Feは初期のスピン配置を維持する傾向があり、CoやNiはスピン分極自体が小さいことが分かった。空孔形成エネルギーについては、構成原子種の純金属の融点から予想される結果とは異なり、各原子種の空孔形成エネルギーの平均値は2.00～2.04 eVとほぼ一定の値となった。Crは空孔形成エネルギーの分布幅が0.8 eVと大きくなっているが、これはCrのスピンが近接原子と反平行になる傾向があり、空孔形成時に周辺のスピン分極に影響を与えるためである。Feも同様に分布幅が広くなっているが、これはFeのスピン分極が大きいことに起因していると考えられる。一部の空孔の移動経路についてエネルギー障壁を計算した結果、平均値は約0.9 eVであった。この値は純金属と同程度の値であることから、CrMnFeCoNi合金では拡散の活性化エネルギーに占める空孔形成エネルギーの割合が大きいと考えられる。
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(2 results)
