| 研究課題/領域番号 |
15K06422
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| 研究機関 | 静岡大学 |
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研究代表者 |
藤間 信久 静岡大学, 工学部, 教授 (30219042)
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| 研究期間 (年度) |
2015-10-21 – 2018-03-31
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| キーワード | 脱合金 / 陽極酸化 / アモルファス合金 / 第一原理計算 / ナノポーラス構造 |
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| 研究実績の概要 |
Ti-Ni-Siアモルファス合金の脱合金・陽極酸化プロセスを明らかにするために、第一段階として、実験試料と同様にSi組成比の高い結晶(Ti4Ni4Si7：tI60) の4倍セルに相当するTi16Ni16Si28について、第一原理計算を用いた脱合金・酸化における構造変化の探索を行った。脱合金プロセスとして、Ni原子を取り除いた系での構造最適化を行い、その結果、セルの体積が脱合金化前に対し10%程度減少するが、構造は大きく変化しないことが明らかになった。酸化プロセスについては、Ni原子の空孔位置に酸素原子を置き構造を最適化したところ、母結晶の構造自体は大きく変化せず、また、セルの体積は脱合金化前の結晶と同程度となることがわかった。現在、酸素原子の組成比を変化させたときの構造変化やセル体積の変化を計算している。
一方、アモルファスSi中での(少数)Ti、Ni原子の配置(アモルファス構造)に関する包括的な理解のために、Si結晶(432原子セル)中で、Si原子置換位置、Si格子間位置(4面体位置)にTi-Ti、Ti-Ni、Ni-Ni原子をおいた場合の2体相互作用エネルギーを第1近接から第6近接位置程度まで計算を行った。その結果、置換位置においては、Ti-NiやNi-Ni原子ペアが第1近接にある場合がエネルギー的に有利であり、一方Ti-Tiペアの場合は第１近接に置くとエネルギー的に不利になることがわかった。これはTi4Ni4Si7(tI60)結晶での原子配置と合致するものである。Si格子間における2体相互作用エネルギーでも同様にTi-Tiペアを第１近接に置くとエネルギー的に不利になることがわかった。なお、他の遷移金属についてのSi結晶中での2体相互作用エネルギーを計算し比較しているところである。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
本研究課題は、平成２７年１１月の採択であり、それまでは主として別の関連テーマに取り組んていたため、半年程度の遅れが生じている。ただし、研究期間内にはこの遅れは取り戻すことは可能である。
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| 今後の研究の推進方策 |
今年度に実施したTi-Ni-Si結晶における脱Ni原子の結果を踏まえ、脱合金化によるSiアモルファス合金中のナノポーラス構造を明らかにする。そのために、原子数が200個程度のTi-Ni-Si結晶(Ti4Ni4Si7：tI60) を初期構造として、温度制御された第一分子動力学計算によりアモルファス構造を生成させる。その際、Ti-Ti、Ni-Ni、Ti-Niの2体原子間相互作用エネルギーからアモルファス構造(Ni-Ti原子の配置)の特徴と典型的な局所構造を明らかにする。
さらに、母体アモルファス合金からNi原子を取り除いた系での構造を最適化を行うことにより、脱合金化ナノポーラス構造を生成させ、Ti原子位置と空孔位置についての構造解析を行う。ナノポーラス構造については、格子膨張法(ValladaresらがCu-Zr系等へ適用)を用いてチタンシリサイドへナノポーラス構造を生成させ、脱合金化より生成させた系と空孔サイズ等の比較を行う。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
交付時期が平成27年11月であったため、平成27年7月に出席した国際会議への旅費の執行ができなかったこと、およびその後に計画した年度末における国際会議への出張が入試業務等で実現できなかったためである。
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| 次年度使用額の使用計画 |
平成28年7月に開催される国際会議へ出席し、3月に発表する予定であった成果報告を行う。
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