| 研究概要 |
近年,新しい高温用材料あるいは高機能材料として,金属間化合物への期得が高まっている。合金とは違い,金属間化合物の結晶構造は,構成元素の組み合せにより,実にさまざまに変化する。その物性も,結晶構造に大きく依存する。従って,新しい材料開発上の一つの指標として,結晶構造を予測するためのマップが必要である。本研究の目的は.精度の高い結晶構造マップを電子論を用いて作成することにある。アルミナイド系およびシリサイド系の電子状態を分子軌道法の一つであるDV-Xαクラスター法を用いて計算し以下の結果を得た。
1.結晶構造マップを作る時のパラメータとして,化合物中の構成原子間の結合の大きさを表す結合次数(Bo)と,構成原子のd軌道エネルギーレベル(Md)を求めた。結合次数は,化合物の溶融温度や生成熱と相関があり,Mdは原子の大きさや,元素の電気陰性度と関係がある。
2.これら2つのパラメータを使って,新しい結晶構造マップ(Structure Map)を作成した。2元系のアルミナイドおよびシリサイドの結晶構造は,この新しいマップを使って整理できることがわかった。このマップは従来のマップ(例:メンデレーエフ数をパラメータとするPettiforマップ)に比べ,はるかに良く結晶構造が整理できる。
3.第3元素添加による構造変換の可能性を探るために,特定の化合物(TiAl,Nb_3Al,NiAl,FeAl,MoSi_2)に対して,3成分系構造マップを作ることを検討した。そして,第3元素の置換サイトを考慮して数種類のマップを提案した。
このように本研究により,新しい金属間化合物の探索と設計に役立つ,新しい結晶構造マップが作成できた。
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