複雑合金結晶の相形成マップと構造制御

2021 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18K04677
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分26010:金属材料物性関連
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 藤田 伸尚 東北大学, 多元物質科学研究所, 講師 (70431468)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 準結晶 / 近似結晶 / 複雑合金 / 合金状態図 / 構造安定性 / 構造解析

研究成果の概要

Al-Pd-TM(遷移金属)系およびCd-Mg-RE(希土類)系において元素種やその混合比率が異なる合金試料を多数作製し、正二十面体準結晶および各種の近似結晶の相形成挙動を明らかにした。また、Cd-Mg-Ce系非従来型1/1近似結晶などの新規関連相を複数発見した。さらに、数種類の近似結晶に対して単結晶X線回折を用いた構造決定に成功した。一方、関連相のTM元素種によらない普遍的な形成挙動を抽出するために、Al-Pd-TM系状態図や実験結果から得た各相の組成を平均価電子濃度およびd軌道空席率を直交軸とする統一マップ上にプロットする新しい方法を検討した。

自由記述の分野

金属物性、結晶学、物性基礎

研究成果の学術的意義や社会的意義

準結晶や様々な近似結晶の相形成挙動に関する調査は、準結晶の発見から長きにわたり世界中で行われてきた。これらの新規複雑合金相の探索指針として固溶合金に対するヒュームロザリー則が適用されてきたが、元素置換による構造変化には電子の干渉効果に加えて軌道混成効果の影響も無視できず，その詳細なメカニズムの理解は道半ばである。本研究では元素の部分置換による相形成挙動の変化を系統的に調査するとともに、平均価電子濃度やd軌道空席率等を座標軸とするマッピング法を考案することで、準結晶や近似結晶の普遍的な形成挙動を部分的にあぶりだした。この試みをさらに進めれば、構造変化の支配因子を解明できると期待できる。