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2021 年度 実績報告書

二元共晶合金でのスフェルライト構造の探索と力学特性発現のメカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 19K04987
研究機関愛媛大学

研究代表者

松下 正史  愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 教授 (90432799)

研究分担者 飯久保 智  九州工業大学, 大学院生命体工学研究科, 准教授 (40414594)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワードマグネシウム合金 / LPSO / 高温高圧 / 第一原理計算 / 構造相転移
研究実績の概要

(1) Mg-Zn-Y系への圧力印加によるD03/hcp二相構造の形成:高圧高温下で発生するMg85Zn6Y9合金のLPSO構造から、D03/hcp二相構造への相転移について、第一原理計算を用いて解釈を試みた。0.1 MPa、5、10、15 GPaの各圧力ついて、VASPとATATを組み合わせて各構造の自由エネルギー計算を実施した。いづれの圧力でもLPSO構造が最安定構造である。また、各圧力でhcp(α-Mg)とD03構造それぞれの自由エネルギー曲面をMg-Zn-Y平面で作成し、Mg1-XZn2x/5Y3X/5に沿ってエネルギー曲線を切り出した。 hcpとD03の自由エネルギー曲線は互いに共通接線を有する二相分離型であり、Mg85Zn6Y9組成において、共通接線と18R-type LPSOのエネルギー差は圧力の増加と共に減少していく。0.1 MPaで0.0417 eV/atomであったエネルギー差は、15 GPaでは、0.204 eV/atomへと縮まる。常圧でのフォノン計算により、温度が上がるとhcpとLPSOのエネルギー差が縮まり、500 Kで逆転することが先に報告されているが、同様の現象が高圧下で発生すれば、高圧下での温度上昇に伴いLPSOとD03/hcpのエネルギー差が縮小し、液相線以下で相転移が発生すると考えられる。
(2) Mg-M-Yb系の析出相中の共晶組織と結晶構造:Mg97Zn1Yb2合金を600℃から水中に急冷することで、発見された二種類の長周期超格子について、底面の原子位置はほぼ同じであるが、c軸方向への積層が異なる結果、c軸長に差が出ることをTITANを用いたSTEMとHR-TEMの結果を解析することで明らかにした。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2021

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] Formation Process of Long-Period Stacking-Ordered Structures in Mg97Zn1Y2 Alloy Comprising HCP and Cubic Phases Fabricated by High-Pressure High-Temperature Annealing2021

    • 著者名/発表者名
      Atsuki Yokota, Masafumi Matsushita, Naruhito Geshi, Daiki Yamasaki, Toru Shinmei, Michiaki Yamasaki, Yoshihito Kawamura
    • 雑誌名

      Metals

      巻: 11(7) ページ: 1031 (10 pages)

    • DOI

      10.3390/met11071031

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Mg85Zn6Y9合金の高圧場凝固組織の変化と熱力学的考察2021

    • 著者名/発表者名
      中田 雄大、佐々木 亮太、村上 湧斗、松下 正史、飯久保 智
    • 学会等名
      第62回高圧討論会
  • [学会発表] 高圧高温を利用したポリエチレンの構造制御2021

    • 著者名/発表者名
      村上 湧斗、渡辺 舜、松下 正史、内海 伶那、齋藤 寛之
    • 学会等名
      第62回高圧討論会
  • [学会発表] Mg-Zn-Ybで発見された新奇な長周期超格子2021

    • 著者名/発表者名
      山﨑大輝、松下正史、横田温貴、山崎倫昭、河村能人
    • 学会等名
      軽金属学会中国四国支部第13回講演大会
  • [学会発表] 國谷真広、伊藤温希、松下正史2021

    • 著者名/発表者名
      高圧凝固されたシルミンの組織と硬さの変化
    • 学会等名
      軽金属学会中国四国支部第13回講演大会
  • [学会発表] 高圧処理されたMg合金の構造とその熱力学的考察2021

    • 著者名/発表者名
      中田雄大,佐々木亮太,松下正史,飯久保智
    • 学会等名
      軽金属学会中国四国支部第13回講演大会

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公開日: 2022-12-28  

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