| 研究概要 |
本研究においては,ナノスケールでの異種材料あるいは異種結晶界面の健全性を支配する原子パラメータを学術的及び定量的に解明することで,ナノ結晶組織を制御した高機能あるいは高性能複合材料を設計開発するための基本技術を確立することを目的とする.特に格子不整合に起因したひずみ勾配と,異種元素間の不安定原子結合が混在する界面あるいは結晶,異層粒界近傍における原子拡散を支配する異種元素間結合物理化学パラメータを解明することで,界面構造の安定化を図り,積層構造あるいは異層混相構造からなる高機能性材料の長期信頼性を確保する材料設計と試作評価を通した実証研究を推進する.
本年度は分子動力学解析手法を応用し,ひずみ起因の異方的増速拡散現象の支配メカニズム解明研究を推進するとともに,その抑制材料システムを提案し,実験による実証研究を並行して推進した.ガスタービン用耐熱合金である金属材料を対象とし,Ni基超合金の高温クリープ・疲労損傷の支配メカニズム解明とその抑制を目的とした添加元素を提案した.また,合金中に様々な元素を添加し,Al原子のひずみ起因の異方的増速拡散現象への影響につき解析し,損傷抑制に効果的な元素を発見した.また,並行してひずみ起因の異方的増速拡散現象の実証研究を推進した.めっき銅箔を応用することで(001)強配向膜を作製することに成功し,この箔をSi基板上に形成した後電子ビーム蒸着法でNiやAlなどの薄膜を堆積すると(001)強配向接合界面を形成した.作製した薄膜積層構造に四点曲げ試験を応用して界面に平行方向に引張ひずみを作用させながら高温熱処理をひずみと温度の組み合わせを変化させて実施し,その後膜厚方向の原子拡散プロファイルを測定することで,ひずみ起因の増速拡散現象の実証と定量的な加速係数を明らかにした.
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