金属ガラスの過冷却液体の変形・粘性と成型加工プロセス

2004 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15074216
• 研究機関: 熊本大学
• 研究代表者: 河村 能人 熊本大学, 工学部, 教授 (30250814)
• 研究分担者: 早乙女 康典 群馬大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90143198) ; 安仁屋 勝 熊本大学, 理学部, 教授 (30221724) ; 山崎 倫昭 熊本大学, 衝撃極限環境研究センター, 助手 (50343885)
• キーワード: 過冷却液体 / 粘性 / 変形挙動 / 超精密加工 / フラジリテイ / 超塑性 / 接合 / アモルファス固体

研究概要

(1)変形と粘性
1)金属ガラスの粘性および流動応力に及ぼす応力負荷方向の影響
Pd_<20>Ni_<40>P_<20>金属ガラスの圧縮試験により、過冷却液体状態での粘性および流動応力の温度と歪速度依存性を調査して、これまで報告されている引張試験の結果と比較した結果、ニュートン粘性を示す温度や歪速度範囲では、引張試験と圧縮試験には差が認められなかったが、非ニュートン粘性を示す温度や歪速度範囲では差が認められた。
2)超急速加熱時のZr基金属ガラスのガラス遷移と結晶化挙動
直接通電加熱方式の超急速加熱(〜10^6K/s)実験装置に真空排気装置を付加し、0.1Paの真空中でのZr基アモルファス合金のガラス遷移,結晶化挙動を調べた。急速加熱下では、Tg、Tx、ΔTxの温度が上昇し、2x10^4K/s以上の加熱速度で、結晶挙動が現れなくなった。
(2)成形加工プロセス
1)金属ガラスの過冷却液体を利用したナノ形状転写加工
集束イオンビーム加工法により直径1μmの歯車用金型を製作し、過冷却液体域ΔTxでの形状転写加工実験を行った結果、加工に成功した。微細加工においては、材料の粘性、表面張力、工具材料間の接触挙動がその形状転写性能を支配するが、とくに材料の粘性が支配的であることがわかった。
2)過冷却液体の超塑性を利用した金属ガラスと結晶材料との摩擦接合
金属ガラスと結晶材料との摩擦接合性を調査した結果、金属ガラスのガラス遷移温度近傍の温度において金属ガラスに近い流動応力を示す結晶材料であれば、上手く接合できごとが明らかになった。

研究成果

• [雑誌論文] 金属ガラスの接合加工-液相・過冷却積相接合- (2005)
  • 著者名/発表者名: 河村能人
  • 雑誌名: 金属 Vol.75, No.2 ページ: 113-120
• [雑誌論文] Synthesis of Cu-Based Bulk Metallic Glass Matrix Composites by Warm Processing of Gas Atomized Powders (2005)
  • 著者名/発表者名: J.K.Lee
  • 雑誌名: Materials Science Forum Vols. 475-479 ページ: 3419-3422
• [雑誌論文] Hardness and Plastic Deformation in a Bulk Metallic Glass (2005)
  • 著者名/発表者名: U.Ramamurty, et al.
  • 雑誌名: Acta Mater. Vol.53 ページ: 705-717
• [雑誌論文] Thermal Diffusivity and Conductivity of Zr_<55>Al_<10>Ni_5Cu_<30> Bulk Metallic Glass (2005)
  • 著者名/発表者名: M.Yamasaki et al.
  • 雑誌名: Scripta Materiallia (in press)
• [雑誌論文] Liquid Phase and Supercooled Liquid Phase Welding of Bulk Metallic Glasses (2004)
  • 著者名/発表者名: Y.Kawamura
  • 雑誌名: Materials Science and Engineering A Vols. A375-377 ページ: 112-119
• [雑誌論文] Electron-Beam Welding of Zr-Based Bulk Metallic Glasses (2004)
  • 著者名/発表者名: S.Kagao et al.
  • 雑誌名: Materials Science and Engineering A Vols. A375-377 ページ: 312-316
• [雑誌論文] Friction Welding of Bulk Metallic Glasses to Different Ones (2004)
  • 著者名/発表者名: T.Shoji et al.
  • 雑誌名: Materials Science and Engineering A Vols. A375-377 ページ: 394-398
• [雑誌論文] Subsurface Deformation during Vickers Indentation of Bulk Metallic Glasses (2004)
  • 著者名/発表者名: S.Jana et al.
  • 雑誌名: Materials Science and Engineering A Vols. A375-377 ページ: 1191-1195
• [雑誌論文] Characteristic Behavior of Pt-Based Metallic Glass under Rapid Heating and Its Application to Microforming (2004)
  • 著者名/発表者名: Y.Saotome et al.
  • 雑誌名: Journal of Materials Science and Engineering A Vol.375-377 ページ: 389-393
• [雑誌論文] 電鋳によるマイクロ金型とマイクロ・ナノ部品の開発 (2004)
  • 著者名/発表者名: 早乙女 康典
  • 雑誌名: 表面技術 Vol.55 ページ: 248-253
• [雑誌論文] Diffusion Mechanism of Cu Ions in Superionic Conductor CuI : Ab Initio Molecular-Dynamics Simulation (2004)
  • 著者名/発表者名: F.Shimojo, M.Aniya
  • 雑誌名: J.Ceram.Soc.Jpn. Vol.112 No.5 ページ: S729-S731
• [雑誌論文] Ion Dynamics in CuI : Testing the Bond Fluctuation Model by an Ab-Initio Molecular Dynamics (2004)
  • 著者名/発表者名: M.Aniya, F.Shimojo
  • 雑誌名: Solid State Ionics : The Science and Technology of Ions in Motion, eds.B.V.R.Chowdari et al.(World Scientific, Singapore, 2004) ページ: 819-826
• [雑誌論文] Structure of Ag_2O-B_2O_3 Glasses by the Scale-Transformed Energy Space Sampling Monte Carlo Method Solid State Ionics (2004)
  • 著者名/発表者名: H.Nakamura, M.Aniya
  • 雑誌名: Solid State Ionics: The Science and Technology of Ions in Motion, eds.B.V.R.Chowdari et al. (World Scientific, Singapore, 2004) ページ: 843-850
• [雑誌論文] Composition Dependence of Diffusion in Liquid Silver Chalcogenides (2004)
  • 著者名/発表者名: M.Aniya et al.
  • 雑誌名: J.Non-Cryst.Solids Vols.338-340 ページ: 579-581
• [雑誌論文] Anomalous Cation-Cation Interactions in Molten CuI : Ab Initio Molecular-Dynamics Simulations (2004)
  • 著者名/発表者名: F.Shimojo et al.
  • 雑誌名: J.Phys.Soc.Jpn. Vol.73, No.8 ページ: 2148-2153
• [雑誌論文] Medium Range Order in Oxide and Chalcogenide Superionic Glasses : A Comparative Study by Using the Average Electronegativity (2004)
  • 著者名/発表者名: M.Aniya, F.Shimojo
  • 雑誌名: J.Non-Cryst.Solids Vol.341 ページ: 110-114
• [雑誌論文] Defect Interactions and the Superionic Transition Temperature : A Comparative Study (2004)
  • 著者名/発表者名: M.Aniya, S.Ichihara
  • 雑誌名: J.Phys.Chem.Solids Vol.66 ページ: 288-291
• [雑誌論文] A Pseudopotential Study on Dielectric Theory of Electronegativity and Transverse Effective Charges in Zinc-Blende Structure Binary Compounds (2004)
  • 著者名/発表者名: M.Aniya
  • 雑誌名: Phys.Rep.Kumamoto Univ. Vol.12, No.1 ページ: 101-108
• [雑誌論文] Ab Initio Study on Structural and Electronic Propeties of Nonsuperionic, Superionic and Molten Phases of Cuprous Iodide (2004)
  • 著者名/発表者名: F.Shimojo, M.Aniya
  • 雑誌名: Phys.Rep.Kumamoto Univ. Vol.12, No.1 ページ: 109-118
• [雑誌論文] A Possible Relationship Between Ag Photodoping and Fragility in Amorphous Ge-S Systems (2004)
  • 著者名/発表者名: F.Shinkawa, M.Aniya
  • 雑誌名: Phys.Rep.Kumamoto Univ. Vol.12, No.1 ページ: 19-123
• [雑誌論文] Thermal Diffusivity and Conductivity of Supercooled Liquid in Zr_<41>Ti_<14>Cu_<12>Ni_<10Be_<23> Metallic Glass (2004)
  • 著者名/発表者名: M.Yamasaki
  • 雑誌名: Applied Physics Letters Vol.84 ページ: 4653-4655
• [雑誌論文] Deformation Morphology Underneath the Vickers Indent in a Zr-Based Bulk Metallic Glass (2004)
  • 著者名/発表者名: S.Jana et al.
  • 雑誌名: Intermetallics Vol.12 ページ: 1094-1102