合金の短範囲規則（SRO）状態の再定義

• 研究課題/領域番号: 18K18954
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 中区分26:材料工学およびその関連分野
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 波多 聡 九州大学, 総合理工学研究院, 教授 (60264107)
• 研究期間 (年度): 2018-06-29 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円); 2020年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円); 2019年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円); 2018年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: 短範囲規則 / 電子顕微鏡 / 逆位相境界 / 合金 / 規則ー不規則変態 / 三次元 / 準周期構造 / 副単位胞 / Ni-Mo合金 / 高分解能電子顕微鏡 / 三次元構造 / 単位胞 / 長範囲規則 / 投影構造 / 濃度ゆらぎ / アトムプローブ / Ni-Mo-Cr合金 / 短範囲規則状態 / 規則-不規則変態 / 逆位相ドメイン境界 / 構造揺らぎ

研究成果の概要

収差補正環状暗視野走査透過電子顕微鏡法によりNi4Mo合金の短範囲規則（Short-Range Order: SRO）状態の局所構造観察を行った。本合金のSRO構造は、安定・準安定規則相に共通のLong-Range Order: LRO）構造要素と、それら複数種の規則相の副単位胞が準周期的かつ異方的に配置した構造要素が三次元的に組み合わされたドメイン構造と定義された。このうち、後者の複数種副単位胞の準周期配置の方は、成長の途中でLRO構造の副単位胞だけがLROドメインへと選択成長する段階へと移る。これがSRO-LRO転移と解釈された。最後に、逆位相境界エネルギーに基づくSROの定義を提案した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

短範囲規則（SRO）構造は、合金をはじめとする種々の結晶化合物で観察され、特にハイエントロピー合金や鉄鋼材料などでは力学特性に顕著な影響を及ぼす構造因子として今も研究がなされている。従来の規則ドメインサイズや原子相関距離に基づくSROの定義に比べると、本研究から導いた逆位相境界（APB）エネルギーに基づくSROの定義は、局所的な原子配列やAPB、すなわち結晶欠陥あるいは部分規則状態の構造的特徴を示すものである。この定義は、例えば、転位とSROの相互作用や逆位相ドメイン組織の生成過程など、材料物性や組織制御との関係を考える上で有効なSROの知見になるものと考えられる。

研究成果

• [国際共同研究] Bhabha Atomic Research Centre(インド)
• [国際共同研究] Virginia Tech(米国)
• [国際共同研究] Monash University(オーストラリア)
• [国際共同研究] Bhabha Atomic Research Centre/Materials Science Division(インド)
• [国際共同研究] Bhabha Atomic Research Centre(インド)
• [雑誌論文] Electron tomography: An imaging method for materials deformation dynamics (2020)
  • 著者名/発表者名: S. Hata, T. Honda, H. Saito, M. Mitsuhara, M. Murayama
  • 雑誌名: Current Opinion in Solid State & Materials Science 巻: 24 号: 4 ページ: 100850-100850
  • DOI: 10.1016/j.cossms.2020.100850
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Electron tomography imaging methods with diffraction contrast for materials research (2020)
  • 著者名/発表者名: S. Hata, H. Furukawa, T. Gondo, D. Hirakami, N. Horii, K. Ikeda, K. Kawamoto, K. Kimura, S. Matsumura, M. Mitsuhara, H. Miyazaki, S. Miyazaki, M. Murayama, H. Nakashima, H. Saito, M. Sakamoto, S. Yamasaki
  • 雑誌名: Microscopy 巻: In press 号: 3 ページ: 141-155
  • DOI: 10.1093/jmicro/dfaa002
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] TEM内その場変形トモグラフィー観察システムの開発 (2019)
  • 著者名/発表者名: 波多 聰、宮崎 裕也、斉藤 光、村山 光宏、佐藤 和久、工藤 博幸、古河 弘光、川本 克巳、堀井 則孝、加茂 勝己、宮崎 伸介、權堂 貴志
  • 雑誌名: 顕微鏡 巻: 54 号: 1 ページ: 44-48
  • DOI: 10.11410/kenbikyo.54.1_44
  • NAID: 130007655723
  • ISSN: 1349-0958, 2434-2386
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] マテリアル系電子線トモグラフィーの実際と動向 (2018)
  • 著者名/発表者名: Hata Satoshi、Saito Hikaru、Murayama Mitsuhiro、Sato Kazuhisa、Kudo Hiroyuki
  • 雑誌名: まてりあ 巻: 57 号: 12 ページ: 589-594
  • DOI: 10.2320/materia.57.589
  • NAID: 130007538985
  • ISSN: 1340-2625, 1884-5843
  • 年月日: 2018-12-01
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] イジング・モンテカルロ計算機実験による規則合金の原子レベルドメイン構造の再検討 (2020)
  • 著者名/発表者名: 波多聰、田中友晶、斉藤光、中野貴由
  • 学会等名: 日本金属学会第166回講演大会
• [学会発表] Add new function on electron tomography: magnetic-field-free diffraction contrast imaging and in-situ specimen straining (2019)
  • 著者名/発表者名: S. Hata
  • 学会等名: The Fourth Joint Symposium of Kyushu University and Yonsei University on Materials Science and Mechanical Engineering
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Development of electron tomography observation methods for deformed materials: from static to dynamic 3D imaging (2018)
  • 著者名/発表者名: S. Hata
  • 学会等名: 12th Japanese-Polish Joint Seminar on Micro and Nano Analysis
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Development of an in-situ tomography system for deformation phenomena (2018)
  • 著者名/発表者名: S. Hata
  • 学会等名: International Symposium on Microscopy & Microanalysis of Materials
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 材料変形の電子線トモグラフィー観察手法の開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 波多聰
  • 学会等名: 金属第58回 鉄鋼鯛61回 中国四国支部講演大会 日本鉄鋼協会中四国支部湯川記念講演
  • 招待講演
• [学会発表] その場変形電子線トモグラフィー：転位ダイナミクスの三次元イメージングを目指して (2018)
  • 著者名/発表者名: 波多聰
  • 学会等名: 第61回日本顕微鏡学会シンポジウム
  • 招待講演
• [備考]
  • URL: http://www.asem.kyushu-u.ac.jp/qq/qq01/top-j.html