安定化過冷却液体の大過冷却相変態の利用による高機能性非平衡金属材料の創製と工業化

2005 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15106010
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 井上 明久 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (10108566)
• 研究分担者: 竹内 章 東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (40250815) ; LOUZGUINE D.V. 東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (60302212)
• キーワード: 金属ガラス / 過冷却液体 / 機能材料 / 合金設計 / 相変態 / 過冷却液体 / 鉄合金 / ニッケル合金

研究概要

本年度の研究成果として、実験系ではFe-Pt-B合金およびNi基合金において新規合金を見出すとともに、理論・計算系では、バルク金属ガラスの分類を行うことにより、今後の合金開発に寄与する成果を得た。実験成果では、急速凝固したFe-Pt-B合金系でナノメートルスケールの析出相が得られることを見出すとともに、その相変態過程について調査を行い、cF4構造のFe(Pt)相とガラス相母相との混相状態にあることを明らかにした。Fe(Pt)相は加熱処理により、tP4構造のFePt規則相さらにはtI12構造のFe2B金属間化合物相に相変態することを明らかにした。また、Ni基合金において多元合金化処理により得られたNi-Nb-Zr-Ti-Pt-Cu合金が90Kを超える過冷却液体域を示すバルク金属ガラス合金を見出した。この合金は、従来知られているNi-Nb-Zr-Ti合金およびNi-Nb-Zr-Ti-Ptを基として開発されており、今後、さらなる研究の進展により、Ni基バルク金属ガラスとしての開発が期待される。一方、理論・計算系では原子寸法差、混合熱および周期律表における構成元素の周期によりバルク金属ガラスの分類を行い今日までに見出されたバルク金属ガラスが7つのグループに分類可能であることを示すとともに、その特徴からバルク金属ガラスの主構成元素を特定する方法を見出した。この研究成果は新規バルク金属ガラス合金組成の開発に対してきわめて重要であると認識される。

研究成果

• [雑誌論文] Bulk glassy and nonequilibrium crystalline alloys by stabilization of supercooled liquid : fabrication, functional properties and applications (Part 1) (2005)
  • 著者名/発表者名: A.Inoue
  • 雑誌名: Proceedings of the Japan Academy Series B Physical and Biological Science 81・6 ページ: 156-171
• [雑誌論文] Bulk glassy and nonequilibrium crystalline alloys by stabilization of supercooled liquid : fabrication, functional properties and applications (Part 2) (2005)
  • 著者名/発表者名: A.Inoue
  • 雑誌名: Proceedings of the Japan Academy Series B Physical and Biological Science 81・6 ページ: 172-188
• [雑誌論文] Classification of Bulk Metallic Glasses by Atomic Size Difference, Heat of Mixing and Period of Constituent Elements and Its Application to Characterization of the Main Alloying Element (2005)
  • 著者名/発表者名: A.Takeuchi, A.Inoue
  • 雑誌名: Materials Transactions 46・12 ページ: 2817-2829
• [雑誌論文] Development of Metallic Glasses by Semi-Empirical Calculation Method (2005)
  • 著者名/発表者名: A.Takeuchi, A.Inoue
  • 雑誌名: Journal of Metastable and Nanocrystalline Materials 24-25 ページ: 283-286
• [雑誌論文] Nanoscale precipitates and phase transformations in a rapidly-solidified Fe-Pt-B amorphous alloy (2005)
  • 著者名/発表者名: D.V.Louzguine-Luzgin, W.Zhang, A.Inoue
  • 雑誌名: Journal of Alloys and Compounds 42 ページ: 78-83
• [雑誌論文] Ni-based bulk glassy alloys with large supercooled liquid region exceeding 90 K (2005)
  • 著者名/発表者名: D.V.Louzguine, T.Shimada, A.Inoue
  • 雑誌名: Intermetallics 13・11 ページ: 1166-1171
• [図書] ナノコンポジットマテリアル〜金属・セラミック・ポリマー3大物質のナノコンポジット〜(フロンティアテクノシリーズ) (2005)
  • 著者名/発表者名: 井上 明久 (編)
  • 総ページ数: 363
  • 出版者: フロンティア出版