| 研究領域 | ハイエントロピー合金：元素の多様性と不均一性に基づく新しい材料の学理 |
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| 研究課題/領域番号 |
19H05168
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
理工系
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| 研究機関 | 金沢大学 |
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研究代表者 |
宮嶋 陽司 金沢大学, 機械工学系, 准教授 (80506254)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
9,490千円 (直接経費: 7,300千円、間接経費: 2,190千円)
2020年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2019年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
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| キーワード | ハイエントロピー合金 / CrMnFeCoNi合金 / TiZrNbHfTa合金 / 電気抵抗率 / 短範囲秩序 / 電気特性 / スパッタ / 強度 / 組織 / 材料組織 / 転位密度 / 力学的性質 / 加工熱処理 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
近年，従来合金には見られない得意で優れた力学特性を示すハイエントロピー合金(High entropy alloy: HEA)の，加工熱処理による組織制御が報告されている．多様な構成原子間の相互作用による単純な混合則では表現できないカクテル効果によって，HEAは高電気抵抗率を示すとされる．しかしながら，組織変化に伴う電気特性の変化は不明である．
その為，本研究では従来用いられてきた(1)アーク溶解炉と，ナノ結晶を作製可能な(2)スパッタ装置を用いて作製した試料に対して加工熱処理を施し，格子欠陥量（転位密度・粒界密度）の変化に伴う電気特性の変化を測定する．
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| 研究実績の概要 |
fcc単相のCantor alloy (CrMnFeCoNi合金)およびbcc単相のRefractory HEA (TiZrNbHfTa合金)に対して，最大で90%までの冷間圧延を行った．各圧下率の試料に対して，液体窒素温度および室温における電気抵抗率測定を行った．また，組織観察としてEBSD測定，X線回折測定，力学試験としてビッカース硬さ試験を行った．EBSD測定結果より，塑性加工の進展に伴って結晶粒微細化が起こっていることが判明した．X線回折結果より，圧下率を大細で90%まで増加させても，Cantor alloy とRefractory HEAはそれぞれ，fcc単相とbcc単相を維持していた．X線ラインブロードニング解析より，塑性加工の進展に伴って転位密度の増加が起こっていることを確認した．ビッカース硬さ試験結果より，圧下率の増加に伴ってビッカース硬さは増加し続けた．ビッカース硬さの増加は，組織変化，つまり，結晶粒微細化と転位密度の増加による，結晶粒微細化強化と加工硬化によって説明が可能である．それに対して，電気抵抗率は，従来の純金属や希薄合金で見られたように，塑性加工の進展に伴って増加しなかった．これは，ハイエントロピー合金が5種類以上の当モルの元素より構成されているため，短範囲秩序を持つことが原因だと考えられる．
短範囲秩序は，単結晶のX線回折によって得られる散漫散乱の解析や，透過型顕微鏡観察を用いて評価されることは知られている．一般的に，十分大きな単結晶の作製は困難なことが多く，透過型顕微鏡観察は局所情報となる．そのため，今回の電気抵抗率の変化が短範囲秩序によるものであると考えられるため，ハイエントロピー合金の短範囲秩序の評価のみならず，別の合金系でも短範囲秩序が見られる場合には，電気抵抗率測定が有効であることが判明した．ハイエントロピー合金の特異な力学特性や物性には短範囲秩序が影響しているという報告もあるため，今後は別種のハイエントロピー合金の電気特性の測定が期待される．
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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