アモルファス合金中の多様体原子クラスター形成と1/f揺らぎ発現機構解明

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15560569
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 渡辺 精一 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (60241353)
• キーワード: アモルファス / 金属ガラス / 照射効果 / エネルギービーム / 固有オーダリング / ゆらぎ / べき乗則 / 非平衡開放系

研究概要

<<電子線照射による非晶質(アモルファス)化原子レベルその場観察>>
高分解能型超高圧電子顕微鏡(1.25MV:分解能0.117nm)による電子線照射誘起アモルファス化過程の原子レベルその場観察を行いデジタル録画。画像処理解析による画像解析(FFTパターンと画像マスク処理、多様体原子クラスター情報の抽出)。照射温度等を変え同様実験。アモルファス化過程における長距離秩序の消滅と短範囲秩序クラスター形成とその時間発展の詳細調査を行った。
<<照射過程と非晶質化各段階でのアニールの分子動力学計算シミュレーション>>
分子動力学計算は、原子挿入法(EAM)をもちいて既に開発したEAMポテンシャルを用いて、フレンケル欠陥を逐次ランダムに所定照射量になるまで導入する方法を用いる。固有クラスターはボロノイ多面体解析により調査。また原子緩和を計算中に行ない、最後に体積やエネルギー等の系のプロパティーを評価する。各照射量段階での動径分布関数、原子間結合長変化と体積、トータルポテンシャルエネルギー増加評価,電子顕微鏡画像計算、FFT2次元画像処理、電子回折パターン像解析と回折強度分布定量評価。計算解析に際しクラスター化高速演算システム(15年度購入)を使用した。
<<揺らぎデータの解析法>>
実験ならびに計算による揺らぎデータに関して一次元高速フーリエ変換(FFT)手法を利用し、パワースペクトル解析による1/fb揺らぎのべき乗則の決定と、時間的自己相関関数の評価を行い、クラスター情報(形態、電子結合、サイズ分布)と結びつけて非平衡過程の定式化を試みた。これについては今後引き続き検討を行っていく予定である。
これらの研究成果は数編の論文として公表することができた。

研究成果

• [文献書誌] S.Watanabe, M.Hoshino, T.Koike, T.Suda, S.Ohnuki, H.Takahashi, N.Q.Lam: "Atomistic observation and Simulation Analysis of Spatio-Temporal Fluctuations During Radiation-Induced Amorphization"J. of Electron Microsc.. 52. 33-40 (2003)
• [文献書誌] S.Watanabe, M.Hoshino, T.Koike, T.Suda, S.Ohnuki, H.Takahashi, N.Q.Lam: "Temporal Fluctuation and Its Power-Law in Crystalline-to-Glass Transition under Electron Irradiation"Philos.Mag.. 83. 2599-2619 (2003)
• [文献書誌] S.Watanabe, K.Kawata, T.Koike, T.Suda, S.Ohnuki, H.Takahashi, Y.Matsukawa, M.Kiritani: "Non-Equilibrium Local Phase Formation Due to High-Speed Deformation in NiTi"Mater.Sci. and Eng.A. 350. 145-149 (2003)
• [文献書誌] S.Watanabe, T.Koike, T.Suda, S.Ohnuki, H.Takahashi, N.Q.Lam: "Metastable defect cluster formation during radiation-induced amorphization in NiTi"Mater.Trans.. 45. 24-28 (2004)
• [文献書誌] Seiichi Watanabe, Heishichirou Takahashi, Nghi Q.Lam: "Nanostructural Fluctuation in Radiation-Amorphized Alloys"Mat.Res.Symp.Proc. (Radiation Effects and Ion-Beam Processing of Materials). Vol.792. R8.6.1-R8.6.12 (2004)