準結晶の構造完全性制御と物性制御

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11640345
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 石政 勉 名古屋大学, 工学部, 助教授 (10135270)
• 研究分担者: 中野 裕司 名古屋大学, 情報文化学部, 助教授 (40198164) ; 松尾 進 名古屋大学, 情報文化学部, 教授 (10023293)
• キーワード: 準結晶 / 正20面体相 / 規則格子 / Al-Pd-Mn / ZN-Mg-Ho / F型 / F2型 / F2M型

研究概要

準結晶の構造完全性の評価法とその制御法を確立し、その結果を基礎として準結晶に固有の物性を明らかにすることを目的として研究を行った。具体的には、高い構造完全性を有する正20面体相が平衡相として形成されるZn-Mg-HoとAl-Pd-Mn合金系を取り上げ研究を行った。両合金系において、組成と焼鈍温度を系統的に変えた試料を作製し、電子顕微鏡と粉末X線回折法による試料評価と磁化率・電気抵抗・磁気抵抗測定による物性評価を行った。その結果、Al-Pd-Mn系においてはAl71Pd 21Mn8付近の組成においては、F型正20面体相は約750C以上で安定な高温相であること、複雑な回折像を示す立方準結晶(いわゆるF2M型)が低温相であることを見いだした。また、従来、低温相と考えられてきた高次規則相(F2型)はF型からF2M型への変態の過程で生じる中間相であることが判明した。また、Zn-Mg-Ho系においては良質な正20面体相の単相試料はZn60Mg30Ho10の組成近傍でのみ形成されることを確認した。さらに、約480C〜563Cの温度範囲で、焼鈍温度の上昇とともに規則格子反射の強度が低下する事実を見いだした。これは、規則合金結晶と同様に、正20面体準結晶においても高温側で規則性が低下することを示している。6次元構造モデルに基づいて、Zn-Mg-Ho正20面体相の規則性を表す尺度(規則度)を定義した。高温における規則度の低下が、Ho原子の配置の不規則化に関連していること、さらに電気抵抗の温度依存性の変化が規則度の低下と明らかな相関を持つことを見いだした。これは、正20面体相準結晶の物性がその構造完全性によって制御可能であることを意味している点で重要である。

研究成果

• [文献書誌] Hiroshi Nakano: "Development of 3D visualization system for the study of physical properties of quasicrystals"Materials Science&Engineering. (印刷中).
• [文献書誌] Susumu Matsuno: "Antiferromagnetic orders in Ising model simulations in an icosahedral Zn-Mg-Ho structure"Materials Science&Engineering. (印刷中).
• [文献書誌] I.Hirai: "Formation conditions of two quasiperiodic modifications of Al-Pd-Mn icosahedral phase studied by annealing method"Materials Science&Engineering. (印刷中).
• [文献書誌] M.Boudard: "Phase transition and diffuse scattering studies in the AlCuFe ternary system"Materials Science&Engineering. (印刷中).
• [文献書誌] T.Ishimasa: "Long-range and short-range F-type ordering in Zn-Mg-Ho icosahedral phase"Materials Science&Engineering. (印刷中).
• [文献書誌] Shiro Kashimoto: "Dependence of electrical resistivity and magnetoresistance on long range (F-type) ordering in Zn-Mg-Ho icosahedral quasicrystals"Materials Science&Engineering. (印刷中).
• [文献書誌] A.Letoublon: "Stability study of F2-AlPdMn phase"Philosophical Magazine Letters. (印刷中).
• [文献書誌] Tsutomu Ishimasa: "Microdomain structure in the disordered Zn-Mg-Ho icosahedral phase"Japanese Journal of Applied Physics. (印刷中).