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2004 年度 実績報告書

金属ガラスのナノ結晶化のメカニズムの解明とその応用

研究課題

研究課題/領域番号 15074221
研究機関独立行政法人物質・材料研究機構

研究代表者

宝野 和博  独立行政法人物質・材料研究機構, 材料研究所, フェロー (60229151)

研究分担者 大久保 忠勝  独立行政法人物質・材料研究機構, 材料研究所, 主任研究員 (00242462)
大沼 正人  独立行政法人物質・材料研究機構, 材料研究所, 主任研究員 (90354208)
キーワード金属ガラス / ナノ結晶 / ナノ組織 / 相分離 / アモルファス / 電子顕微鏡 / アトムプローブ / 小角散乱
研究概要

3次元アトムプローブ(3DAP)、高分解能電子顕微鏡法(HREM)、電子線回折(ED)、小角散乱法(SAS)を主たる解析手法として、金属ガラスの結晶化のメカニズム解明を行うと同時に結晶化を利用した金属ガラスのナノ組織制御の可能性を検討した。具体的には、
(1)ガラス形成能の優れた金属ガラスの結晶化前駆段階での相分離の検証:多くの金属ガラスで熱的安定性の一つの要因として、ガラス状態での相分離が提案されているが、熱力学的に金属ガラスでの相分離が起こり得るのかどうかについては多くの議論がある。そこで従来過冷却液体中で相分離が起こるとされている金属ガラスのガラス遷移点近傍での構造・組織変化を3DAP, HREM, ED, SAS、熱分析法(DSC)により詳細に調査し、バルク形成能の高い金属ガラスの過冷却液体状態での相分離の検証、相分離傾向とガラスの安定性の因果関係、金属ガラスのナノ結晶化のメカニズムについて包括的な実験研究を行った。その結果、従来の研究で相分離が起こるとされていたZr_<41.2>Ti_<13.8>Cu_<12.5>Ni_<10>Be_<22.5>,Zr_<52.5>Cu_<17.9>Ni_<14.6>Al_<10>Ti_5,Zr_<36>Ti_<24>Be_<40>金属ガラスはいずれも結晶化の前駆段階として相分離を起こさないことを実験的に明らかにし、さらにこれらの金属ガラスのナノ結晶化のメカニズムを解明した。同時に、酸素添加の影響、Zr_<36>Ti_<24>Be_<40>ガラスで観測される熱分析の変曲点の現れる原因を検討した。
(2)高特性材料を目指したナノコンポジット組織の制御:金属ガラスの結晶化を積極的に応用してナノ組織制御を行うことにより、金属ガラス単相では得られない力学特性(高強度、高靱性)や磁気特性(軟磁性、硬質磁性)の発現を試みた。La-Zr-Ni-Cu-Al系金属ガラスにおいて液体急冷中に液相中で相分離が進行し、2相金属ガラス組織が得られることを初めて明らかにし、その2相金属ガラス組織の力学特性、化学的特性を評価して、応用に繋がる可能性があるかを検討した。さらに他の系においてもガラス相中で相分離が進行する可能性を探索した。その結果、上記以外でもガラス相中で相分離の進行する金属ガラスが存在することを実証した。
(3)金属ガラスの結晶化による脆化メカニズムをガラス相と結晶相間の残留歪みによるものであることを実験的に検証した。

  • 研究成果

    (24件)

すべて 2005 2004 その他

すべて 雑誌論文 (23件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Investigation on structure-magnetic proerty correlation in melt-spun Sm(Co_<0.56>Fe_<0.31>Cu_<0.04>Zr_<0.05>B_<0.04>)_z ribbons2005

    • 著者名/発表者名
      R.Gopalan, D.H.Ping, K.Hono, M.Q.Huang, B.R.Smith, Z.Chen, B.M.Ma
    • 雑誌名

      J.Mag.Mag.Mater. (In Press)

  • [雑誌論文] Nanoscale microstructure and magnetic properties ofmelt-spun Sm(Co_<0.725>Fe_<0.1>Cu_<0.12>Zr_<0.04>B0.015)_<7.4> ribbons2005

    • 著者名/発表者名
      R.Gopalan, X.Xiong, T.Ohkubo, K.Hono
    • 雑誌名

      J.Mag.Mag.Mater. (In Press)

  • [雑誌論文] Early stage crystallization mechanism in a Zr_<52.5>Cu_<17.9>Ni_<14.6>Al_<10>Ti_5 metallic glass2005

    • 著者名/発表者名
      A.A.Kundig, M.Ohnuma, T.Ohkubo, K.Hono
    • 雑誌名

      Acta Materialia (In Press)

  • [雑誌論文] アモルファス合金の電子線構造解析2005

    • 著者名/発表者名
      大久保 忠勝, 弘津 禎彦
    • 雑誌名

      まてりあ 44

      ページ: 24-31

  • [雑誌論文] APFIM/TEM/SAXS studies of early stage crystallization of a Zr_<52.5>Cu_<17.9>Ni_<14.6>Al_<10>Ti_5 metallic glass2004

    • 著者名/発表者名
      K.Kajiwara, M.Ohnuma, T.Ohkubo, D.H.Ping, K.Hono
    • 雑誌名

      Mater.Sci.Eng.A. 375/377

      ページ: 738-743

  • [雑誌論文] Effects of Zr and C addition in melt-spun Nd-Fe-B permanent magnets2004

    • 著者名/発表者名
      H.Hashino, Y.Tazaki, H.Ino, T.Ohkubo, K.Hono
    • 雑誌名

      J.Mag.Mag.Mater. 278

      ページ: 68-75

  • [雑誌論文] On the criteria for the formation of nanoquasicrystalline phase2004

    • 著者名/発表者名
      B.S.Murty, K.Hono
    • 雑誌名

      Appl.Phys.Lett. 84

      ページ: 1674-1676

  • [雑誌論文] Microstructure characterization of ・-Fe/Sm-Fe-N nanocomposite hard magnetic materials2004

    • 著者名/発表者名
      D.H.Ping, K.Hono, T.Hidaka, T.Yamamoto, A.Fukuno
    • 雑誌名

      J.Mag.Mag.Mater. 277/3

      ページ: 337-343

  • [雑誌論文] Microstructure and magnetic properties of melt-spun Sm(Co_<0.58>Fe_<0.31>Cu_<0.04>Zr_<0.05>B)_z alloys2004

    • 著者名/発表者名
      R.Gopalan, D.H.Ping, K.Hono, M.Q.Huang, B.R.Smith, Z.Chen, B.M.Ma
    • 雑誌名

      J.Appl.Phys. 95

      ページ: 4962-496?

  • [雑誌論文] Microstructure evolution upon devitrification and crystallization kinetics of Zr_<57>Ti_8Nb_<2.5>Cu_<13.9>Ni_<11.1>Al_<7.5> melt-spun glassy ribbons2004

    • 著者名/発表者名
      S.Scudino, D.Nagahama, J.Eckert, U.Kuhn, K.Hono, L.Schultz
    • 雑誌名

      J.Appl.Phys. 95

      ページ: 3397-3403

  • [雑誌論文] In-situ formed two-phase metallic glass with surface fractal microstructure2004

    • 著者名/発表者名
      A.A.Kundig, M.Ohnuma, D.H.Ping, T.Ohkubo, K.Hono
    • 雑誌名

      Acta Mater. 52

      ページ: 2441-2448

  • [雑誌論文] Rapidly solidified (FePt) _<70>P_<30> alloy with high coercivity2004

    • 著者名/発表者名
      A.A.Kundig, N.Abe, M.Ohnuma, T.Ohkubo, H.Mamiya, K.Hono
    • 雑誌名

      Appl.Phys.Lett. 85

      ページ: 789-791

  • [雑誌論文] Microstructural evolution and its dependence on magnetic properties in melt-spun Sm-Co-Cu-B and Sm-Co-Fe-Cu-B ribbons2004

    • 著者名/発表者名
      R.Gopalan, D.H.Ping, K.Hono
    • 雑誌名

      J.Mag.Mag.Mater. 284

      ページ: 321-329

  • [雑誌論文] Selective electrochemical dissolution in two phase La-Zr-Al-Cu-Ni metallic glass2004

    • 著者名/発表者名
      A.Gebert, A.A.Kundig, L.Schultz, K.Hono
    • 雑誌名

      Scripta Materialia 51

      ページ: 961-965

  • [雑誌論文] Study on the sub-T_g and T_g mechanical relaxations of a Zr_<36>Ti_<24>Be_<40> amorphous alloy by time-temperature superposition principle2004

    • 著者名/発表者名
      H.T.Jeong, E.Fleury, W.T.Kim, D.H.Kim, K.Hono
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan 73

      ページ: 3192-3197

  • [雑誌論文] Nanocrystallization of Zr_<41.2>Ti_<13.8>Cu_<12.5>Ni_<10.0>Be_<22.5> metallic glass2004

    • 著者名/発表者名
      I.Martin, T.Ohkubo, M.Ohnuma, B.Deconihout, K.Hono
    • 雑誌名

      Acta Mater. 52

      ページ: 4427-4435

  • [雑誌論文] Heating rate dependence of glass transition and primary crystallization of Al_<88>Gd_6Er_2Ni_4 metallic glass

    • 著者名/発表者名
      N.Tian, M.Ohnuma, K.Hono
    • 雑誌名

      Scripta Mater. (Submitted)

  • [雑誌論文] Atom probe investigation of white etching layer on railway track

    • 著者名/発表者名
      H.W.Zhang, S.Ohsaki, S, Mitao, K.Hono
    • 雑誌名

      Acta Mater. (to be submitted)

  • [雑誌論文] Origin of the large magnetic anisotropy induced by stress-annealing Fe-Si-B-Nb-Cu melt-spun ribbon

    • 著者名/発表者名
      M.Ohnuma, K.Hono, T.Yanai, M.Nakano, H.Fukunaga, Y.Yoshizawa
    • 雑誌名

      Appl.Phys.Lett. (Submitted)

  • [雑誌論文] Characterization of nanocrystal dispersed Cu_<60>Zr_<30>Ti_<10> metallic glass

    • 著者名/発表者名
      D.Nagahama, T.Ohkubo, T.Mukai, K.Hono
    • 雑誌名

      Mater.Trans. (Submitted)

  • [雑誌論文] Phase separation in Cu_<43>Zr_<43>Al_7Ag_7 bulk metallic glass

    • 著者名/発表者名
      J.C.Oh, T.Ohkubo, Y.C.Kim, E.Fleury, K.Hono
    • 雑誌名

      Scripta Mater. (Submitted)

  • [雑誌論文] Influence of Be on the Glass Forming Ability and Thermal Stability of Al-based Metallic Glasses

    • 著者名/発表者名
      N.Tian, M.Ohnuma, K.Hono
    • 雑誌名

      Mater.Sci.Forum,(Proc.ISMANAM 2004) (Submitted)

  • [雑誌論文] Bulk Mechanical Alloying of Zr-Cu System by Accumulative Roll Bonding・(ARB)

    • 著者名/発表者名
      N.Tsujil, S.Kato, S.Ohsaki, K.Hono, Y.Minamino
    • 雑誌名

      Mater.Sci.Forum,(Proc.ISMANAM 2004) (Submitted)

  • [産業財産権] FePtPバルク合金2004

    • 発明者名
      大沼正人, A.Kundig, 阿部信雄, 大久保忠勝, 宝野和博
    • 権利者名
      物質・材料研究機構
    • 産業財産権番号
      特願2004-091875
    • 出願年月日
      2004-03-26

URL: 

公開日: 2006-07-12   更新日: 2016-04-21  

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