| 研究課題/領域番号 |
18360301
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
水林 博 筑波大学, 大学院・数理物質科学研究科, 教授 (40114136)
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| 研究分担者 |
谷本 久典 筑波大学, 大学院・数理物質科学研究科, 准教授 (70222122)
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| キーワード | 非晶質合金 / パルス通電結晶化 / パルス通電非晶質化 / 集団運動 / 無拡散的結晶化 |
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| 研究概要 |
コンデンサ放電によるパルス通電結晶化では、生成する結晶相は金属ガラスの組成に依存し、昇温結晶化後に観測される結晶相とは必ずしも一致しない。また、放電時定数および初期電流密度を固定してパルス通電を繰り返すと、1-2回程度の潜伏期を経て結晶化が進展し、その後の数回のパルス通電後に飽和する。結晶化の飽和値は、放電時定数τと初期電流密度i_<d0>に依存し、τとi_<d0>が最適な場合は、ガラス生成能が低い金属ガラスでは数十%に達するが、ガラス形成能が高い金属ガラスでは1%未満に留まる。このことは、金属ガラスに内在する容易結晶化領域をのみが結晶化すること、生成する結晶相と結晶のサイズはτとi_<d0>に依存すること、即ち、パルス通電結晶化は容易結晶化領域の現像に相当することを示唆する。Zr_<50>Cu_<50>びZr_<55>Cu_<45>は結晶化率が数十%に達する金属ガラスであり、τを1〜5msとし、順次i_<d0>を上げたパルス通電の場合、結晶化率は一旦増大した後、減少へ転じる。電子顕微鏡観測から、結晶化率が一旦増大した状態では結晶粒径は数nmであり、その後結晶化率が減少へ転じた状態での結晶粒径は10-20nmである。外見上はオズワルド成長に見えるが、パルス通電結晶化は無拡散過程である。結晶相と結晶のサイズはτとi_<d0>に依存することは、格子振動の光学モードに相当する集団運動励起により容易結晶化領域が結晶化することを示唆する。この結晶化後、τを固定してi_<d0>を大きくしたパルス通電では非晶質化が起きることは、振幅を大きくした光学モードに相当する集団運動励起により、生成結晶相が容易結晶化領域へと逆変態することを意味する。その一方で、外見上はオズワルド成長に見える現象は、そこでのτとi_<d0>の組み合わせで結晶化する容易結晶化領域が存在するかあるいは、何らかの機構で成長して見えるかのどちらかであり、今後の課題である。
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