| 研究課題/領域番号 |
18H01909
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| 研究機関 | 岩手大学 |
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研究代表者 |
鎌田 康寛 岩手大学, 理工学部, 教授 (00294025)
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| 研究分担者 |
小林 悟 岩手大学, 理工学部, 教授 (30396410)
清水 一行 岩手大学, 理工学部, 助教 (30748760)
村上 武 岩手大学, 理工学部, 技術専門職員 (60466513)
渡辺 英雄 九州大学, 応用力学研究所, 准教授 (90212323)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 照射損傷 / 磁気特性 / 結晶構造 / 遷移金属 / エピタキシャル |
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| 研究実績の概要 |
本研究では照射環境下で利用される機器構造物の照射損傷現象を念頭に置き、種々の鉄基3d遷移金属合金の構造および磁気特性に与える照射効果を高効率・高精度に調べるコンビナトリアル型の研究手法を提案している。それらのデータを収集して、照射効果のメカニズムを解明することを目的としている。1、2年目は、試料作製装置の改造・強化に重点的に取り組み、Fe-Ni系合金の組成を系統的に変えた薄膜(Ni＝16-36%)と、バッファー相を変えて作製したFe-25Cr-8Ni合金のイオン照射実験を実施し、結晶構造と磁気特性に与える照射効果を報告した。本年度は組成を系統的に変えたFe-Cr-Ni3元合金の薄膜試料の作製と照射実験を、さらに並行してSUS304ステンレス鋼のバルク試料の照射実験を行い、照射効果の検討を行った。
Fe-Cr-Ni3元合金の薄膜実験では、bccとfcc構造の安定領域を横断すると予想される組成（Cr=11-15%, Ni=11-24%）の薄膜試料を作製し、重イオン照射を行った。結晶構造と磁気特性を調べた結果、境界領域の組成で照射により磁化が増加することを確認した。
SUS304鋼(Fe-18Cr-8Ni)のバルク材に対してGa集束イオンビーム装置を用いて系統的に照射を行った。照射領域の表面および断面組織観察と組成分析を実施し、変態挙動を詳しく調べた。その結果、結晶方位関係とバリアント選択則が照射イオンの入射方位により異なることを明らかにし、イオン注入による化学的効果と圧力効果の観点から、照射による相変態挙動を説明した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
3d遷移金属合金の結晶構造と磁性の間には密接な関係があると言われており、照射効果を調べる上で十分考慮した実験が必要となる。その点を踏まえた上で、1・2年目に、bccとfcc構造の安定領域を横断する組成のFe-Ni合金薄膜(Ni＝16-36%)を作製し、重イオン照射実験を進めた。その結果、境界領域で磁化が増加することを明らかにし、その機構について議論した。3元系に展開した今年度のFe-Cr-Ni3元合金薄膜(Cr=11-15%, Ni=11-24%）の照射実験においても、境界領域での磁化の増加を確認した。さらに実験を積み重ねることで、鉄系合金の構造と磁性に与える照射効果の現象の解明につながると期待される。
並行して今年度に行ったFe-Cr-Niバルク材のGaイオン照射実験で、集束イオンビームを用いて多結晶試料の微小領域を選択的照射することで、母相と変態相の結晶方位関係の詳しい評価に成功している。EBSD法による効率的な方位データの取得と解析法の工夫により、照射による変態挙動の結晶面による違いを新たに見出している。
以上より、研究は概ね順調に進展していると考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
本研究で構築した試料作製装置を駆使して、鉄系2元および3元合金（主にFe-Ni-Cr合金）のエピタキシャル膜を系統的に作製する。それらの薄膜を重イオン照射し、結晶構造評価と磁気計測を実施して、磁性・構造に与える照射効果の解明を目指す。また、並行してオーステナイト系Fe-Ni-Cr実用鋼をGaイオン照射して結晶構造変態に及ぼす照射効果を調べる。昨年度にSUS304バルク試料の照射研究の中で導入したEBSD観察データを用いたバリアント解析は、結晶構造変態を考察する上で強力な手法と考えている。薄膜試料や他のバルク試料の照射材への適用を試み、解析結果を詳しく検討することで、研究の進展と新たな展開が期待できる。
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