Creation of low-density high-entropy alloys using Group 1 and Group 2 elements
Publicly Offered Research
| Project Area | High Entropy Alloys - Science of New Class of Materials Based on Elemental Multiplicity and Heterogeneity |
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| Project/Area Number |
21H00137
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Science and Engineering
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
礒部 繁人 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (10564370)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥8,060,000 (Direct Cost: ¥6,200,000、Indirect Cost: ¥1,860,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
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| Keywords | ハイエントロピー合金 / 低密度合金 / アルカリ金属 / アルカリ土類金属 |
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| Outline of Research at the Start |
研究の目的は，１族・２族元素をメインとするハイエントロピー合金を創製することである。一般に，アルカリ金属・アルカリ土類金属は，遷移金属と異なり全率固溶型の合金が生成されにくい。ハイエントロピー合金の固溶体単相形成の是非について，配置エンタルピー・結晶構造・電気陰性度など様々なパラメータで検討されているが，その検討においてもアルカリ金属・アルカリ土類金属元素は固溶体単相形成が困難であるとされている。固溶体を形成しにくい金属元素こそ，いわゆるハイエントロピー合金の概念「配置エントロピー増大によるギブスエネルギー減少化」で，合金化したいと考えた。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，１族・２族元素をメインとするハイエントロピー合金を創製することである。固溶体を形成しにくい金属元素こそ，いわゆるハイエントロピー合金の概念「配置エントロピー増大によるギブスエネルギー減少化」で，合金化したいと考えた。応用先としては，次世代の軽金属材料や水素吸蔵材料などの機能性材料が考えられる。試料作製にはボールミリング法を用いた。先ず，LiMg0.5AlTi1.5に対し回転速度を400 rpmに固定し，種々のミリング時間(0～40 h)で試料を作製した。ボール対試料質量比96:1とした。また，基本組成の組成比を変化させた4元系，元素を追加した5元系の試料を，ミリング時間20 h，回転速度400 rpmで作製した。試料組成はLi，Mg，Al，Ti，Mを等原子比で混合したLiMgAlTiMとし，添加元素MにはV，Cr，Mn，Fe，Co，Ni，Cu，Zn，Ga，Ge，Y，Zrを使用した。試料作製はAr雰囲気下のグローブボックス内で行った。作製した試料に対してXRD及びSEMによる結晶構造解析及び微細組織観察を行った。また，バルク体の作製条件を検討する目的で，熱処理による相変化の有無を調査した。
4元系合金LiMgAlTiについて，ボールミリング法によりHCP単相が作製できた。5元系LiMgAlTiM，（M＝V，Cr，Mn，Fe，Co，Ni，Cu，Zn，Ga，Ge，Y，Zr，Nb）については，ボールミリング法による単相固溶体の作製には至らなかったが，Li-Mg-Al-Ti-V系合金およびLi-Mg-Al-Ti-Nb系合金ではBCC相が主相となることが判明した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
4元系合金LiMgAlTiについて，ボールミリング法によりHCP単相が作製でき，5元系LiMgAlTiM，（M＝V，Cr，Mn，Fe，Co，Ni，Cu，Zn，Ga，Ge，Y，Zr，Nb）については，ボールミリング法による単相固溶体の作製には至らなかったが，Li-Mg-Al-Ti-V系合金およびLi-Mg-Al-Ti-Nb系合金ではBCC相が主相となることが判明したため。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の研究計画通り，水素吸蔵などの機能性及び，機械的特性を調査する。
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Report
(1 results)
Research Products
(3 results)
