2014 Fiscal Year Annual Research Report
濃化層におけるクラスター構造を反映したＬＰＳＯ相の弾性率および熱膨張の解明
Publicly Offered Research
| Project Area | Materials Science of synchronized LPSO structure -Innovative Development of Next-Generation Lightweight Structural Materials- |
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| Project/Area Number |
26109713
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
多根 正和 大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (80379099)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 弾性率 / LPSO相 / 単結晶 / Mg合金 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Mg-Zn-Y合金の10H構造のLPSO相の弾性特性の解明を対象として、研究を実施した。合金の仕込み組成としては、10H構造のLPSO相ほぼ単相が得られるMg85Zn10Y15 (at%) を選定した。弾性率測定には、Mg85Zn10Y15 (at%)合金をブリッジマン法にて一方向凝固させた一方向凝固材を用いた。一方向凝固材に対して、光学顕微鏡による組織観察、X線回折解析による相同定、X線極点図による集合組織の解析を行った。また、超音波共鳴法と電磁超音波共鳴法を組み合わせた手法による室温での弾性率測定を行った。
光学顕微鏡およびX線回折解析の結果、一方向凝固材は板状形状を有する10H型LPSO相のほぼ単相で構成されていることが明らかとなった。また、X線極点図により、板状形状を有するLPSO相結晶粒において、六方晶で指数付けした際の結晶の[0001]が凝固方向に垂直な方位に配向した集合組織が形成されていることが明らかとなった。
超音波共鳴法によって得られた一方向凝固材の多結晶弾性率をInverse Voigt-Reuss-Hill近似を用いて解析した。解析の際に、X線極点図測定によって得られた詳細な結晶配向性の情報を利用することにより、10H型LPSO相の単結晶弾性率を初めて明らかにした。その結果、10H型LPSO相の[0001]のヤング率は<11-20>のヤング率よりも高いことが明らかとなった。また、10H型LPSO相の弾性率は、Mg85Zn6Y9(at.%)合金の18R型LPSO相よりも高く、その高弾性率はLPSO相の濃化層において単範囲規則クラスターが高密度で存在しているためであると考えられる。
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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
当初の計画通り、結晶配向性を考慮したInverse Voigt-Reuss-Hill近似を用いることにより、これまで測定例のない10H型LPSO相の単結晶弾性率を決定することに成功した。これにより、測定により得られた10H型LPSO相の弾性率とこれまでに測定している18R型LPSO相の弾性率を比較することが可能となった。その結果、LPSO相における積層周期、LPSO相の濃化層において形成される単範囲規則クラスターの密度が弾性率に及ぼす影響に対する議論も順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
10H型LPSO相の単結晶弾性率の温度依存性を室温域から低温域まで測定する。また、0 K近傍での弾性率を第一原理計算と比較することにより、LPSO相の積層周期、濃化層において形成される単範囲規則クラスターの種類および密度が弾性率に及ぼす影響に対して、詳細な解析を実施する。また、濃化層において形成される単範囲規則クラスターの密度の影響に対する実験的なアプローチとして、α-Mg相と18R型LPSOから成る複数の2相合金の弾性率および10H型LPSO相を熱処理することによって得られる18R型LPSO相の弾性率を測定し、LPSO相におけるZnおよびY濃度と弾性率との関係を明らかにする。また、多結晶の熱膨張係数から単結晶の熱膨張係数を算出するための手法を構築することにより、LPSO相・単結晶の熱膨張係数を明らかにする。
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