| 研究概要 |
合金融体密度の精密測定と融体構造解析実験と合わせ,合金融体密度の組成変化を推定するモデルを構築することが本研究の目的である.この目的のために平成24年度は,静磁場印加電磁浮遊法を用い,電磁力で浮遊した金属液滴の表面振動と並進運動を抑制し,合金融体(Fe-Si,Co-Cu,Ge-Siなど)の密度を1200K-2100Kの範囲において高精度に測定をおこなうことができた.この結果,各合金について組成を変えた融体密度の温度変化を表す表式を得ることができた.この測定結果に基づき,密度の組成変化について,熱力学的なモデルの構築を開始している.また,ガス浮遊法を用いてこれらの合金融体を浮遊させて放射光X線を用いて融体構造解析実験もおこなうことができた.こららの測定と実験結果より,Fe-Si系について密度と構造の変化の相関を調べることもできるようになった.これから,FeSi合金において純Siよりも平均原子問距離が縮まり,Si原子同士よりもSi原子とFe原子の共有結合性が強くなっていることがわかってきた.第一原理計算による状態密度の計算結果においても,Siの3p軌道とFeの3d軌道の混成軌道形成によりFe-Si間の相関が強くなることが報告されており,この混成軌道が異方性の強い構造を形成し空間的に広がるため,Si濃度が50at.%以上でモル体積が増加したと考えることができる.以上のように,精密な密度測定と構造解析実験をおこなうことで,密度の組成変化を原子レベルでのモデル化の可能性も見えて来た.今後,さらに測定合金の種類を増やし,熱力学的なモデル化と構造解析を合わせたミクロなモデル化も進めていく.
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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
実績の概要で述べたように,いくつかの合金融体の密度を組成を変えて精密に測定でき,各組成の密度の温度依存性を求めることができた.また,融体構造解析実験も実施でき融体構造と密度の相関も調べることができるようになってきた.これらの実験結果に基づき,熱力学的モデル化と原子レベルでのモデル化を試みており,当初の計画にほぼ沿って研究を進行できている.
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| 今後の研究の推進方策 |
融体密度測定の合金の種類を増やし,様々な系での密度の組成変化を取得する.また,融体構造解析に付いても様々な種類の合金を測定していく.合金融体密度の組成変化の熱力学的モデル化は,熱力学シミュレーションソフトと連動して進めていく.また,構造解析実験の結果より原子問ポテンシャルを決定し分子動力学法併用し密度変化のモデル化もおこなっていく.
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