AlおよびMg系の新アモルファス軽合金のガラス遷移と粘弾性挙動

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01430013
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 増本 健 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (20005854)
• 研究分担者: 木村 久道 東北大学金属材料研究所, 助手 (00161571) ; 井上 明久 東北大学金属材料研究所, 教授 (10108566)
• キーワード: 粘弾性 / アモルファス合金 / ガラス遷移 / 過冷却液体 / 構造緩和 / 貯蔵弾性率 / 損失弾性率 / 緩和時間

研究概要

前年度で結晶化温度以下で約50〜70kもの広い温度域で過冷却液体が出現するアモルファス合金として、LaーAlーNiやLaーAlーCu系合金が存在すること、および最も広い過冷却液体域が現われるLa_<55>Al_<25>Ni_<20>およびLa_<55>Al_<25>Cu_<20>アモルファス合金における加熱に伴う構造緩和およびガラス遷移挙動を精密な示差走査熱量測定により明らかにするとともに、強制振動型の粘弾性測定装置を用いてヤング率のアモルファス固体内での温度依存性およびガラス遷移に伴う変化等を明らかにした。前年度これらの知見に基づいて、La_<55>Al_<25>Ni_<20>とLa_<55>Al_<25>Cu_<20>アモルファス合金のガラス遷移域から過冷却液体域での粘弾性挙動、特に貯蔵弾性率(E′)、損失弾性率(E″)および損失正接(tanS)の連結加熱および低温時効に伴う変化を詳細に調べることにより、過冷却液体の特徴およびこれらの合金組成で広い過冷却液体域が出現する原因を明らかにすることを試みた。その結果、過冷却液体域でE″とtanSは2つの分離したピ-クを示し、それらのピ-ク位置でE′は極小値を示す。さらに、これらのピ-クの分離は強制振動の周波数の低下および昇温速度の減少に伴いより明瞭になることを見出した。このピ-クの分離現象は、アモルファス構造中に緩和を引き起こす原子再配列様式が2種類に区別できることを意味しており、LaーAlとLaーNiあるいはLaーCu原子対の緩和の容易さが非常に似ていることに起因すると解釈された。このような構造原子間の緩和時間の拮抗は、これらのアモルファス相中には低温で容易に移動できる原子あるいは原子対は存在していないことを示唆しており、容易に拡散できる過冷却液体域においても結晶化に向けての長範囲な原子再配列が抑制され広い過冷却液体域が出現したと推察された。このように過冷却液体域での精密な粘弾性挙動の解明は材料科学上重要なアモルファス合金の過冷却液体に関する理解を深める上で重要な知見を与える事が明らかになった。

研究成果

• [文献書誌] 奥村 展,井上 明久,増本 健: "La_<55>Al_<25>Ni_<20>およびLa_<55>Al_<25>Cu_<20>アモルファス合金のガラス遷移と粘弾性挙動" 日本金属学会誌. 54. 999-1004 (1990)
• [文献書誌] Hiroshi Okumura,Ho So Chen,Akihisa Inoue,Tsuyoshi Masumoto: "SubーTg mechanical relaxation of a La_<55>Al_<25>Ni_<20> amorphous alloy." Journal of NonーCrystalline Solids.
• [文献書誌] Hiroshi Okumura,Akihisa Inoue,Tsuyoshi Masumoto: "Glass Transition and Viscoelastic Behaviors of La_<55>Al_<25>Ni_<20> and La_<55>Al_<25>Cu_<20> Amorphous Alloys." Materials Transactions.,JIM.
• [文献書誌] Akihisa Inoue,Hitoshi Yamaguchi,T.Zhang,Tsuyoshi Masumoto: "AlーLaーCu Amorphous Alloys with a Wide Suppercooled Liquid Reqion." Materials Transactions,JIM. 31. 104-109 (1990)
• [文献書誌] A.Inoue,K.Ohtera,M.Kohinata,A.P.Tsai,T.Masumoto: "Glass transition behavior of Alーand Mgーbased amorphous alloys." Journal of NonーCrystalline Solids. 117/118. 712-715 (1990)
• [文献書誌] A.Inoue,N.Matumoto,T.Masumoto: "AlーNiーYーCo Amorphous Alloys with High Mechanical Strengths,Wide Supercooled Liquid Reqion and Large GlassーForming Capacity." Materials Transactions.,JIM,. 31. 493-500 (1990)