| 研究課題/領域番号 |
20H02496
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分26060:金属生産および資源生産関連
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| 研究機関 | 函館工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
水野 章敏 函館工業高等専門学校, 物質環境工学科, 准教授 (10348500)
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| 研究分担者 |
正木 匡彦 芝浦工業大学, 工学部, 教授 (00360719)
尾原 幸治 公益財団法人高輝度光科学研究センター, その他部局等, 副主席研究員 (00625486)
小原 真司 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 先端材料解析研究拠点, 独立研究者 (90360833)
寺門 修 函館工業高等専門学校, 物質環境工学科, 准教授 (90402487)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2022年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2021年度: 9,620千円 (直接経費: 7,400千円、間接経費: 2,220千円)
2020年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
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| キーワード | 金属ガラス / 液体構造 / 放射光X線 / 無容器浮遊法 / 高温融体 / 液体構造解析 / 高融点金属融体 / 液体金属 / 放射光X線回折 / 過冷却液体 / バルク金属ガラス |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、1000 Kから3700 Kを超える超高温域において高融点金属液体の原子配置を精確に決定し、液体構造と金属ガラス形性能の関連に基づいた機械学習による金属ガラス材料開発へ発展させる。具体的には、遷移元素およびランタノイドについて、放射光X線と無容器浮遊法を用いて系統的に精密液体構造解析を実施し、液体構造情報を一元管理する。また、高確度かつ高精度な構造データの利点を活かし、原子間の相互作用および巨視的物性との関連を明らかにする。特にバルク金属ガラスの主成分元素を対象とし、取得・整備した液体構造情報をもとに単体のガラス形成能が著しく低くなる要因を明らかにする。
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| 研究成果の概要 |
本研究では，金属ガラスの主成分となる高融点金属元素を主な対象とし，液体構造とガラス形成能との関連を調べるため，1500 ℃を超える高温液体について，液体構造解析を実施した。本研究で対象とした元素の中で融点が最も高いHf（融点：2233℃）については，2130 ℃の過冷却液体状態から2330 ℃までの構造データの取得に成功した。構造解析の結果，金属ガラスの主成分となる元素は単成分においても充填率の高い構造をとることが判明した。しかし，単成分では充填率の高さが不十分なため，これらの元素に，異なる元素を添加することにより，充填率が高くなることがガラス形成能を高める要因となると結論づけた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
近年，機械学習を援用した材料開発が急速に進展している。機械的強度が高く，特有の物性を示す金属ガラスについても同様であり，液体金属の物性や理論モデルを入力としたマテリアルズ・インフォマティクスの手法を取り入れた発表が続々となされている。本研究により，従来取得が困難であった高融点金属の液体構造の高精度データを取得することに成功しており，今後は液体金属の構造データを入力とした材料開発に寄与できる。
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