研究概要 |
L1_2型規則格子構造をとるA_3B金属間化合物Ni_3Al,Ni_3Ga,Ni_3Geについて,点欠陥の性質を実験と計算により調べ,同時にトレーサー実験および相互拡散実験により拡散係数を測定した.その結果に基づいて,これらの物質における拡散機構を考察した. 1.Ni_3Al中の原子空孔と置換型欠陥に関する原子レベルシミュレーションを行った.従来用いられていた相互作用ポテンシャルを最近の信頼性の高い種々の物性の実験値をよく再現するように改良し,それを用いて点欠陥の形成エネルギーや移動の活性化エネルギー等を求めた. 2.Ni_3Ga中の空孔形成エネルギーを陽電子消滅実験により求めた.形成エネルギーは1.7から1.8eVの範囲にあり,Ga濃度の上昇とともに低下する傾向がある. 3.Ni_3GaとNi_3Geの構成元素のトレーサー拡散係数を広い温度範囲にわたって測定した.両化合物におけるNiの拡散の速さはNi_3Al中のNiと同程度である.Ni_3Ga中のGaの拡散係数はNiの約1/2,Ni_3Ge中のGeの拡散係数はNiの1/100以下である. 4.三種の化合物について,単相の拡散対を用いて化学拡散係数を測定した.科学拡散係数は化合物A_3Bの成分Bの濃度に正に依存し,その依存性の強さはNi_3AlとNi_3Gaでは同程度,Ni_3Geではそれより著しい. 5.化学拡散における熱力学因子をペア相互作用熱力学モデルに基づいて定式化した.これをNi_3Alの活量データに適用し,その結果を用いてNi_3Al中のAlの拡散係数を評価した.温度1400Kにおいて,Alの拡散係数はNiの拡散係数の約1/3である. 6.実験で明らかになった拡散挙動を説明するモデルとして,A,B両原子種とも長距離拡散はA原子の副格子上で空孔機構によりおこるというモデルを提案した.
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