体心立方金属中のらせん転位芯構造の研究

Research Project

Project/Area Number	15760488
Research Category	Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Research Field	Physical properties of metals
Research Institution	The University of Tokyo
Principal Investigator	上村祥史東京大学, 生産技術研究所, 助手 (40291314)
Project Period (FY)	2003 – 2004
Project Status	Completed (Fiscal Year 2004)
Budget Amount *help	¥3,600,000 (Direct Cost: ¥3,600,000) Fiscal Year 2004: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000) Fiscal Year 2003: ¥2,700,000 (Direct Cost: ¥2,700,000)
Keywords	体心立方金属 / 転位芯構造 / 透過型電子顕微鏡 / 収束電子回折 / 高分解能電子顕微鏡観察 / 塑性 / 計算機シミュレーション
Research Abstract	体心立方金属中のらせん転位芯構造はこれまでに計算機シミュレーションにより詳細に調べられてきた。しかしその結果が実験によって確かめられた例はなく、塑性の異方性や低温域での降伏応力の強い温度依存性についての転位芯の構造に基づいた解釈は現在にいたるまで実験的に確定しているわけではない。本研究は転位芯の原子レベルの構造を実験的に明らかにすることを目的として、計算機シミュレーションと透過電子顕微鏡観察(TEM)をおこなった。まず転位芯の構造モデルに基づいて、収束電子回折(CBED)と高分解能電子顕微鏡観察(HRTEM)によって得られる像の計算機シミュレーションをおこなった。CBEDは転位線方向から電子線を入射し、高次ラウエ帯反射による暗線(HOLZ線)の湾曲を調べることで転位線方向の歪の分布を求める。HRTEMは転位線に垂直な方向から観察し、転位芯付近の格子像の対称性を調べることで構造を見分ける。その結果、転位線方向から入射した場合のHOLZ線は転位芯の周りで渦巻状に湾曲するが、構造が等方型か分極型かによって湾曲の仕方に違いがあることがわかった。しかしその差は非常に小さく、実験的に検出するためには非常に高い精度を要する。転位線に垂直な方向から観察したHRTEM像は、構造が等方型であればデフォーカスを変えても対称的であるが、分極構造ではデフォーカス変化に対して一般に非対称である。このように、転位芯構造はTEMによる観察および回折実験で等方型か分極型かを区別できる可能性があることがわかった。以上の計算結果を踏まえ、透過型電子顕微鏡を用いてMoのCBEDおよびHRTEMをおこなった。計算機シミュレーションと同じ条件で観察するには、試料厚さや転位線・バーガーズベクトルの方向の厳密な制御が必要であるが、実際にはそれを実現することは困難であり、構造の判別には至らなかった。