研究課題
構成元素数が多く溶媒と溶質の区別ができない等原子量の高エントロピー合金において，放射光X線回折により測定した原子変位パラメータと降伏強度との間に強い正の相関があることを申請者はごく最近見出した．このことは，全構成元素の理想格子位置からの平均原子変位量を第一原理等により算出しさえすれば，固溶体の強度を予測することが可能であることを強く示唆している．本研究では，まずこの相関が非等原子量高エントロピー合金やその他の多元系合金においても成り立つか調べ，また固溶体強度の濃度依存性が実測されている希薄および高濃度2元系合金群について原子変位量の放射光X線測定および第一原理計算を系統的に行うことで，「固溶強化量は構成元素の平均原子変位量に比例する」という仮説を検証し，希薄合金にしか適用できなかった旧来の固溶強化理論にとって代わる新たな包括的固溶強化理論の構築を目指す．Cr-Mn-Fe-Co-Ni系の非等原子量高エントロピー合金多結晶をアーク溶解，圧延，再結晶化により作製し，特定の結晶方位を持つ面についてビッカース硬度を測定するとともに，Special Quasi-random Structure (SQS)を用いて第一原理計算により平均原子変位量を求めた．等原子量組成から増減させる元素種によって，平均原子変位量の増減の仕方は大きく異なることがわかった．放射光X線回折による平均原子変位量の一部の実測結果と比較すると，第一原理計算では平均原子変位量を過大評価してしまうことが明らかとなった．これは磁気モーメントを考慮せずに計算を行ったことに起因すると考えられる．Co系を除き，ビッカース硬度は第一原理計算で求めた平均原子変位量と，強い正の相関を示し，非等原子量組成においても平均原子変位が強度の予測指標になりうることがわかった．
1: 当初の計画以上に進展している
研究計画通り，初年度(平成28年度)に種々の多元系合金の原子変位量の計算および強度測定を調査することができた．
2元系合金に拡張し，固溶体合金全般にわたって，仮説が適用されうるかを明らかにする．
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すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 5件、 招待講演 4件) 備考 (2件)
AIP Advances
巻: 6 ページ: 125008
10.1063/1.4971371
Scientific Reports
巻: 6 ページ: 35863
10.1038/srep35863
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http://imc.mtl.kyoto-u.ac.jp/
