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LPSO構造生成過程でのその場XAFSと第一原理XANESによる重元素の挙動解析

公募研究

研究領域シンクロ型LPSO構造の材料科学 ―次世代軽量構造材料への革新的展開―
研究課題/領域番号 26109714
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関九州大学

研究代表者

吉岡 聰  九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (50452818)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2015年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2014年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
キーワードLPSO / micro-XAFS / 熱処理 / X線吸収分光 / Mg基合金 / 長周期積層構造
研究実績の概要

Mg-Zn-Gd系では、鋳造後の熱処理により-Mg相からLPSO相が析出・成長する。また、熱処理温度および時間に依存して他の結晶相の形成も報告され、組織制御にはそれらをパラメータとするプロセス制御が重要である。そのため、LPSO構造中で特異な原子配列をしているZnおよびGdがその形成プロセスでどのような挙動をしているのか注目されるが、十分には明らかにされていない。本研究では、熱処理過程でのZnおよびGdの局所構造に注目し、X線吸収分光(XAFS)法により観察することを目的としている。特にLPSO相の構造情報を選択的に取り出すために、マイクロビームX線をプローブとしてLPSO単粒子に照射し、実験を行った。XAFS実験は、Zn K吸収端およびGd L3吸収端を蛍光法で測定した。ビーム径が400 nm程度まで集光されたX線を利用するため、結晶子サイズが10 m程度であるLPSO相に選択的にビームを照射することが可能である。実験では、はじめに試料上をマイクロビームで走査し、エネルギー分散型X線検出器を用いてZnおよびGdの蛍光強度マッピングを行った。それによりLPSO結晶の位置を特定し、所望の位置にビームを照射しX線吸収端近傍構造(XANES)領域を測定した。
ZnおよびGdの蛍光X線元素マッピング結果では、LPSO相の領域にZn、Gdともに集析していた。得られたマッピング像内のLPSO相領域の位置およびa-Mg相でのZn K吸収端およびGd L3吸収端のXANESを測定した。a-Mg相でのZnスペクトルで吸収端後の9.657 eV付近の形状がLPSO相とは僅かに異なっていた。理論計算によるスペクトル評価からLPSO相中のZnは,LPSO中の理想的なL12クラスタとも異なる局所構造であることが明らかとなった。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2016 2015 2014

すべて 学会発表 (8件) (うち国際学会 2件)

  • [学会発表] マイクロビームX線によるMg-Zn-Gd系LPSOのXAFS構造解析2016

    • 著者名/発表者名
      吉岡 聰,石田 真大,山本 知一,安田 和弘,松村 晶,木村 滋
    • 学会等名
      日本金属学会春期大会
    • 発表場所
      東京理科大学
    • 年月日
      2016-03-23
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Local structure investigation of Mg-Zn-Gd alloys with long period stacking ordered structure2015

    • 著者名/発表者名
      S. Yoshioka, M. Ishida, T. Yamamoto, K. Yasuda, S. Matsumura, S. Kimura
    • 学会等名
      16th International Conference on X-ray Absorption Fine Structure (XAFS16)
    • 発表場所
      Karlsruhe Institute of Technology, Karlsruhe, Germany
    • 年月日
      2015-08-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] X-ray Absorption Fine Structure investigation of long period stacking ordered structure formation in Mg-Zn-Gd alloys2015

    • 著者名/発表者名
      S. Yoshioka, T. Yamamoto, K. Yasuda, S. Matsumura, S. Kimura
    • 学会等名
      Solid-Solid Phase Transformations in Inorganic Materials 2015 (PTM2015)
    • 発表場所
      Whistler, Canada
    • 年月日
      2015-06-29
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] FIB-SEM法による長周期積層構造型Mg-Zn-Gd系合金の3次元構造解析2015

    • 著者名/発表者名
      石田 真大,吉岡 聰,山本 知一,安田 和弘,松村 晶
    • 学会等名
      日本金属学会九州支部学術講演会
    • 発表場所
      北九州国際会議場
    • 年月日
      2015-06-06
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] XAFS法によるMg-Zn-Gd系LPSOの局所構造解析2015

    • 著者名/発表者名
      吉岡聰、山本知一、安田和弘、松村晶、木村滋
    • 学会等名
      日本金属学会春期大会
    • 発表場所
      東京大学駒場キャンパス
    • 年月日
      2015-03-18 – 2015-03-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 長周期積層構造相を含むMg-Zn-Gd合金のFIBトモグラフィ観察2014

    • 著者名/発表者名
      石田真大、山本知一、吉岡聰、安田和弘、松村 晶
    • 学会等名
      顕微鏡学会九州支部学術講演会
    • 発表場所
      宮崎市民プラザ
    • 年月日
      2014-12-06
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Multi-scale 3D characterization of long period stacking ordered structure2014

    • 著者名/発表者名
      M. Ishida, S. Yoshioka, T. Yamamoto, K. Yasuda, S. Matsumura
    • 学会等名
      The 58th Symposium of the Japanese Society of Microscopy in Fukuoka
    • 発表場所
      Centennial Hall, Kyushu University School of Medicine, Fukuoka, Japan
    • 年月日
      2014-11-16 – 2014-11-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Local structure analysis of LPSO by XAFS2014

    • 著者名/発表者名
      S. Yoshioka, Y. Kobayashi, K. Yasuda, S. Matsumura
    • 学会等名
      The 2nd International Symposium Long-Period Stacking Ordered Structure and Its Related Materials (LPSO2014)
    • 発表場所
      Hotel Nikko Kumamoto, Japan
    • 年月日
      2014-10-05 – 2014-10-08
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2018-03-28  

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